6名航天員“太空會師”背後,有上海航天31次捕獲緩衝試驗助力

2022年11月30日15:43

  2022年11月30日5時42分,載有3名中國航天員的神舟十五號載人飛船成功對接於中國空間站天和核心艙前向端口;7時33分,中國航天迎來曆史性一刻:神舟十五號航天員費俊龍、鄧清明、張陸順利進駐中國的“太空家園”,2個航天員乘組、6名航天員首次實現“太空會師”。

  2022年11月30日 7時33分,中國航天迎來曆史性一刻:2個航天員乘組、6名航天員首次實現“太空會師”。圖為央視直播畫面截圖

  在此次萬眾矚目的“飛天”任務中,中國航天科技集團八院(以下簡稱“八院”)承擔了神舟載人飛船的對接機構分系統、電源分系統、推進艙結構與總裝、測控通信子系統、總體電路分系統推進艙電纜網及三艙配電器等研製任務。

  31次捕獲緩衝試驗保證可靠對接

  2021年中國空間站實施建造以來,我國已陸續發射了天和核心艙、2個實驗艙、4艘貨運飛船、4艘載人飛船接力建造空間站,如今,“天上宮闕”已經有了日漸清晰的模樣。

  但不管是T字基本構型的搭建,還是多艘飛船的來訪,我國空間站均需要通過空間交會對接的方式來實現太空“搭積木”,八院研製的對接機構則是實現空間站各航天器之間可靠對接、緊密連接的關鍵核心產品。

  八院介紹,目前我國採用的異體同構周邊式對接機構分為主動對接機構和被動對接機構。一套主被動對接機構包含有192個傳感器、18個執行機構、260餘個彈簧、數百個齒輪和軸承,集機、電、液、熱於一體,是公認的極其複雜的空間機構產品。

  核心艙上安裝了空間站所有的被動對接機構,包括三個對接端口(前向、徑向、後向)和兩個停泊端口(問天實驗艙和夢天實驗艙的專用),是名副其實的“太空母港”。神舟十四號與核心艙在徑向端口對接停靠,天舟五號在核心艙後向端口對接停靠,其餘兩個超大實驗艙停泊在側向兩個停泊口,構成了當前的空間站“T”字基本構型。

  此次,神舟十五號採用快速交會對接模式,首次與90噸級的空間站在前向端口對接,並實現剛性連接,形成封閉的內通道,3名航天員穿過對接機構進入空間站。核心艙上的對接口“滿員”停靠,所有對接機構全部“上崗”工作。

  為了實現可靠對接、安全停靠,八院的型號研製隊伍在地面通過了31次捕獲緩衝試驗,驗證了對接機構具備在單項極限偏差、組合偏差共31種工況下的捕獲緩衝能力,使對接機構的運動精度橫向偏差可以控製在1mm以內,角度偏差控製在0.1°以內。

為了實現可靠對接、安全停靠,八院的型號研製隊伍在地面通過了31次捕獲緩衝試驗。中國航天科技集團 供圖
為了實現可靠對接、安全停靠,八院的型號研製隊伍在地面通過了31次捕獲緩衝試驗。中國航天科技集團 供圖

  精準調控實現“能源、通信自由”

  神舟十五號與空間站組合體順利“會師”後,3名航天員與“出差半年”的神舟十四號航天員乘組進行在軌輪換,我國空間站首次實現6名航天員在軌短期駐留。

  輪換期間,空間站有2艘載人飛船同時停靠,但由於停靠位置的不同,看似狀態相同的兩艘飛船,無論是光照發電條件還是天地通信條件,都是完全不同的。來自空間站四組超大柔性太陽電池翼和三個巨型艙體的遮擋,導致兩船的能源需求和天地通信需求也不相同。

  據八院介紹,研製團隊通過精細製訂能源並網時機,精準調控能源並網功率,不僅讓2艘載人飛船實現用電自由,還能避免能源過剩造成的用電風險。同時,2船在軌的天地通信可通過各種信息大聯合,由空間站代傳相關信息和指令,統一分配通信資源,實現兩船天地測控無縫銜接。

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