“天宮一號”低軌道首次采用高壓電源

    9月27日，從上海航天局獲悉，在全國矚目的天宮一號發(fā)射與對接任務(wù)中，上海航天局承擔(dān)了重要任務(wù)。天宮一號飛行器是兩艙結(jié)構(gòu)，前為實(shí)驗(yàn)艙，后為資源艙。資源艙主要為天宮一號提供動力，內(nèi)有推進(jìn)的發(fā)動機(jī)、電源系統(tǒng)等，它的總裝和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)都是由上海航天局負(fù)責(zé)。具體來說，上海航天局負(fù)責(zé)天宮一號電源分系統(tǒng)、對接機(jī)構(gòu)分系統(tǒng)、測控通訊設(shè)備的研制。

    相關(guān)技術(shù)人員介紹，整個交會對接任務(wù)中，天宮一號和神八兩個飛行器涉及到的風(fēng)險(xiǎn)比較大、需要突破關(guān)鍵技術(shù)的主要有三個：交會技術(shù)、空間對接技術(shù)、高壓電源系統(tǒng)，其中后兩個都是由上海航天局承擔(dān)的新技術(shù)。

　　12把鎖“綁定”天宮一號和神八

　　用在天宮一號上的對接機(jī)構(gòu)，是一種非常復(fù)雜的空間機(jī)構(gòu)，技術(shù)難度大。目前世界上，除了俄羅斯之外，就是中國掌握這項(xiàng)技術(shù)。這次的對接機(jī)構(gòu)，我國歷時十幾年全自主研發(fā)。

　　上海航天局從2002年開始，研制這一對接機(jī)構(gòu)，并已經(jīng)進(jìn)行了大量的地面試驗(yàn)。在上海有一幢實(shí)驗(yàn)樓，科研人員設(shè)計(jì)了一個1∶1重量的飛行模擬器，模擬飛行器在失重環(huán)境下進(jìn)行對接，碰撞。在這個過程中，神八是主動，天宮一號是被動，對接以后主要是依靠天宮的動力在飛。

　　據(jù)悉，天宮一號和神八兩個飛行器的重量都很大，在太空中以第一宇宙速度（相當(dāng)于每小時28440公里）飛行，并完成密封對接，難度可想而知，稍微刮擦都是不可想象的。據(jù)測算，要實(shí)現(xiàn)順利對接，兩個飛行器的相對速度不能超過每秒0.35米，橫向偏差不能超過18厘米。

　　當(dāng)兩個飛行器糾正到非常精確的位置后，就要靠對接機(jī)構(gòu)上的一套“鎖”來把它們緊緊鎖住。鎖一共有12把，每把鎖都是用鉤子緊緊地拉住，每個鉤子可以提供3噸多的力。分離前，彈簧推開鎖鉤再打開。最后，對通道進(jìn)行密封檢漏，對接艙門打開，航天員就可以從飛船邁向天宮一號。

　　低軌道上第一次采用高壓電源

　　天宮一號的設(shè)計(jì)壽命是兩年，在兩年時間里它要和神八、神九、神十對接，其中電源系統(tǒng)是關(guān)鍵。若不能提供電能，所有的太空飛行器就是一堆太空垃圾。據(jù)悉，此次用于天宮一號上的是高壓100伏的空間電源系統(tǒng)。上海航天局技術(shù)人員告訴記者，高壓電源可以使傳輸電力時損耗小，這對整個飛行器來說，發(fā)熱就少，對熱控有好處。同時，天宮一號是為了空間站做準(zhǔn)備的，將來要建的空間站比現(xiàn)在的“天宮一號”還要大，那時必須是100伏的高壓，才能完成任務(wù)。

　　盡管我國在衛(wèi)星上用高壓電源不是第一次，但在低軌道上采用高壓電源是第一次，而且所有設(shè)備是全部自主研制。低軌道上是指離開地球300公里—400公里的距離。低軌道的空間環(huán)境對電源系統(tǒng)來說比較復(fù)雜：一是每一個半小時飛行器能繞地球一圈，一圈里有50多分鐘太陽照到，30多分鐘照不到，一天要經(jīng)歷16多個高低溫循環(huán)。二是空間站飛行附近的原子氧濃度非常高，不耐腐蝕的東西遇到了就會被腐蝕掉。三是低軌道上等離子體能量少，但濃度非常高，很快會在太陽帆板上集聚，形成電場，容易使太陽帆板放電。再加上今明年是太陽活動高峰期，當(dāng)飛行器飛到北極或南極上空時，必須做好防護(hù)。目前，這三個問題經(jīng)過上海航天科研攻關(guān)，都得到了妥善應(yīng)對和解決。<