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上天一周 天宫二号三大黑科技揭秘:世界一流!

2016-9-23 21:02| 发布者: funinusa_admin| 查看: 3117| 评论: 0

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摘要: 美国华人网-科技新闻-上天一周 天宫二号三大黑科技揭秘:世界一流! 9月15日中秋夜,长征二号F T2运载火箭成功发射天宫二号空间实验室。如今,天宫二号在太空已经遨游了一个星期。 它所携带的各项实验设备在完成 ...

美国华人网-科技新闻-上天一周 天宫二号三大黑科技揭秘:世界一流!


9月15日中秋夜,长征二号F T2运载火箭成功发射天宫二号空间实验室。如今,天宫二号在太空已经遨游了一个星期。

它所携带的各项实验设备在完成了加电后的自我检查之后,将从今天起,全面进行在轨测试,预期将于24日左右获取第一批应用数据。

天宫二号不仅是航天员的“太空家园”,还作为我国第一个完全意义上的空间实验室,肩负着许多航天新技术、新产品的验证工作,那么它究竟有哪些可圈可点之处呢?

便捷维修:可像插拔U盘一样

便捷维修,是天宫二号的一大杀手锏。

科幻电影里,当一套大型设备发生故障时,技术人员可以像插拔U盘一样,便捷地拔下损坏部件,插上一个新部件,随后,设备恢复了正常运转。如今,这样的场景将在天宫二号真实上演。

据中国航天科技集团公司天宫二号总设计师朱枞鹏介绍,科研人员通过合并同类项的理念,对天宫二号的供配电、热控、数据管理等系统实现了高度集成化模块设计,打造出了可快速更换的模块单元。

比如智能配电单元,就整合了产品长寿命、高可靠、操作方便等要求,在我国航天器上首次采用了“插拔式”的结构设计,在地面的模拟试验中,技术人员只需用几分钟就能完成一次维修更换。

众所周知,航天器电源系统的可靠性及安全性,一直是航天器系统重点关注的问题之一,而传统的航天器电源系统核心部件“开关”,往往采用机械触点的继电器开关,一旦机械触点“开关”发生故障,将对航天器的性能及可靠性产生重大影响。

在普通民众住宅的墙上,都会有一个电源控制箱,当家里某个电器发生短路时,里面的开关就会自动跳闸进行保护。

电源控制箱的一个主要功能点就是供电开关,而天宫二号的配电“管家”不仅能够像普通的供电开关那样供上电,还能在故障时切断电,在故障修好后又自动恢复供电。

当然,在试验室里,技术人员可以只用几分钟就能完成一次维修更换,但上了天,一切可能会显得不一样。

为了确保航天员在太空环境能够熟练地操作,科研人员还通过多次模拟试验,编制出一份量化到步、图文并茂的操作手册,为航天员开展在轨维修试验提供“看得见”的方便。

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“固若金汤”:打赢密封结构设计之役

天宫二号是一个外部真空、内部有1个大气压的结构。要评价它的安全性,其中一个重要指标就在于,在未来2年的在轨飞行过程中,“漏气量要非常小”。就如同再好的篮球早晚也会漏气,只是,好的产品和设计可以让漏气非常缓慢。

根据中国航天科技集团公司专家介绍,天宫二号的结构,从整体上来看是一个金属制成的结构,但由于其内部包括观察舷窗、开关舱门等容易漏气的部件,“密封”成了一个必须要解决的问题。

这其中最为关键的是密封圈,一般的密封圈都存在老化问题,更何况太空中温度变化更加激烈。

科研人员从配方开始研究,再到密封圈的结构形式、密封结构设计等等。最终,他们打赢了这一仗,这也让天宫一号在轨两年的安全运行,成为结构设计一张闪亮的“名片”。

不过,结构设计人员并未就此停止脚步——这个“太空实验室”自身安全还不够,空间碎片、太空垃圾随时都可能是威胁。有没有可能在空间碎片撞击大开间的时候,及时发现感知并定位其所在的位置?

灵感最终出自人类自己——人类本身就是很好的感知系统,通过神经系统来及时发现外部刺激。科研人员开始考虑,在传统结构上能否增加一套神经系统,来实现对撞击的感知。最终,他们完成了样机研制。

据专家透露,这套“神经系统”,将有望在不远的未来得以应用,扩展结构功能,实现更为安全的太空居室。

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天宫二号研制团队

在轨补加:边飞行边“加油”

由于担负着验证未来我国空间站技术的重任,因此,在轨道设计上,天宫二号选择了距离地球393公里的轨道,这也是未来我国空间站运行的轨道高度。

相比之前载人航天任务的轨道,这个轨道足足高出了50公里。不过,天宫二号和神舟十一号未来要组成的“太空之家”,仍属于低轨道航天器,它运行在距离地球400公里不到的太空,这一位置,仍会有稀薄的大气。

受大气阻力影响,航天器运行速度会不断下降,并导致轨道高度不断下降,为了维持相对稳定的轨道高度,需要航天器不断消耗所携带的推进剂。

于是,天宫一号发射前,会把“油箱”加得满满,携带的推进剂足足有一吨多。

不过,如今的天宫二号,却只加了半箱“油”。这要多亏了科研人员所研制的在轨补加系统,它可以实现天宫二号在太空边飞行边“加油”,这将极大地提高它的在轨运行时间。

总设计师朱枞鹏说,天宫二号没有了“粮草不足”的后顾之忧,节省的重量还可以携带更多的载荷产品和航天员的生活物资。

事实上,用“研制不止、试验检验不停”来形容“太空之家”的诞生并不为过——在天宫二号和神舟十一号研制过程中,科研人员考虑到“太空之家”中长期在轨、在轨加注等任务的特点,专门推出了连续100小时模拟飞行试验、航天员中期驻留地面1:1试验等各种试验,在整船累计电测时间上,更是突破了1500小时,刷新了天宫一号创造的纪录。

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