機(jī)械臂自動(dòng)在軌更換！空間站電推進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)首次在軌換氣_焦點(diǎn)速讀

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北京日報(bào)客戶端 | 記者 劉蘇雅

近日，在天地協(xié)同配合下，空間站電推進(jìn)系統(tǒng)大氣瓶完成在軌安裝任務(wù)，航天科技集團(tuán)六院801所首次采用“換氣”方式完成電推進(jìn)系統(tǒng)推進(jìn)劑補(bǔ)充。航天員在艙內(nèi)組裝大氣瓶，完成自檢及測試后通過自動(dòng)出艙裝置送至艙外，艙外機(jī)械臂隨即抓取并將其轉(zhuǎn)移、對接到安裝位。加裝大氣瓶的空間站電推進(jìn)系統(tǒng)，使用壽命將大大延長，對空間站長期軌道維持和安全平穩(wěn)飛行起到重要作用。

電推進(jìn)系統(tǒng)的工作原理，是先將氙氣等惰性氣體轉(zhuǎn)化為帶電離子，再將離子加速、噴出以產(chǎn)生推進(jìn)力，完成航天器姿態(tài)控制、軌道修正和軌道維持等任務(wù)。空間站是電推進(jìn)系統(tǒng)在載人航天領(lǐng)域的“首秀”，要滿足空間站長壽命、可靠性的既定目標(biāo)，設(shè)計(jì)人員選擇了“換氣”的推進(jìn)劑補(bǔ)加方案。

天和核心艙2021年發(fā)射時(shí)，自帶了兩個(gè)小氣瓶，但限于艙內(nèi)空間，“原裝”氣瓶體積不大，僅供短期使用。而艙外安裝的空間限制小，新入軌的大氣瓶容量翻了好幾番，攜帶的推進(jìn)劑能支持電推力器更長時(shí)間的軌道維持工作。

為實(shí)現(xiàn)貯氣模塊的在軌安裝，801所電推進(jìn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)創(chuàng)造性提出了一種簡化版的浮動(dòng)對接形式，通過粗定位導(dǎo)向裝置實(shí)現(xiàn)機(jī)械臂初始定位及大偏差適應(yīng)，再通過自主精定位進(jìn)一步修正電、氣、機(jī)械的對中鎖緊，步步為營，極大提高了對接的容差能力和可靠性。即使在軌多次拆裝，也能保證精度滿足要求。

貯氣模塊組合體推進(jìn)劑耗盡后，都將由機(jī)械臂自動(dòng)進(jìn)行在軌更換。除自動(dòng)模式外，團(tuán)隊(duì)還設(shè)計(jì)了航天員手動(dòng)更換氣瓶的“手動(dòng)模式”。統(tǒng)一的氣瓶接口，讓電推進(jìn)系統(tǒng)可以安裝不同容積、不同工作壓力的氣瓶，填充工質(zhì)也不限于氙氣，可根據(jù)技術(shù)發(fā)展情況上行不同工質(zhì)的推進(jìn)劑，不僅極大增加了系統(tǒng)壽命和可靠性，也豐富了系統(tǒng)的功能。

“外掛”性能強(qiáng)悍、拆裝組件“百搭”、操作模式“兼容”……801所用“換氣”代替“補(bǔ)氣”，實(shí)現(xiàn)了電推進(jìn)系統(tǒng)推進(jìn)劑替換簡單、高效、可靠的目標(biāo)。此次大氣瓶成功在軌安裝，不僅大大延長了空間站電推進(jìn)系統(tǒng)的壽命、保障空間站長期在軌運(yùn)行，也為后續(xù)大氣瓶的拆卸安裝及霍爾推力器的在軌更換提供了寶貴經(jīng)驗(yàn)。

責(zé)任編輯：Rex_20