“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射與對接任務中，上海航天局承擔了重要任務。天宮一號飛行器是兩艙結構，前為實驗艙，后為資源艙。資源艙主要為天宮一號提供動力，內有推進的發動機、電源系統等，它的總裝和結構設計都是由上海航天局負責。具體來說，上海航天局負責天宮一號電源分系統、對接機構分系統、測控通訊設備的研制。

    相關技術人員介紹，整個交會對接任務中，天宮一號和神八兩個飛行器涉及到的風險比較大、需要突破關鍵技術的主要有三個：交會技術、空間對接技術、高壓電源系統，其中后兩個都是由上海航天局承擔的新技術。

　　12把鎖“綁定”天宮一號和神八

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

　　上海航天局從2002年開始，研制這一對接機構，并已經進行了大量的地面試驗。在上海有一幢實驗樓，科研人員設計了一個1∶1重量的飛行模擬器，模擬飛行器在失重環境下進行對接，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。據測算，要實現順利對接，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。

　　當兩個飛行器糾正到非常精確的位置后，就要靠對接機構上的一套“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

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

　　盡管我國在衛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。低軌道的空間環境對電源系統來說比較復雜：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，一天要經歷16多個高低溫循環。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，當飛行器飛到北極或南極上空時，必須做好防護。目前，這三個問題經過上海航天科研攻關，都得到了妥善應對和解決。<