“天宮一號(hào)”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(guó)矚目的天宮一號(hào)發(fā)射與對(duì)接任務(wù)中，上海航天局承擔(dān)了重要任務(wù)。天宮一號(hào)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(hào)提供動(dòng)力，內(nèi)有推進(jìn)的發(fā)動(dòng)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(lái)說(shuō)，上海航天局負(fù)責(zé)天宮一號(hào)電源分系統(tǒng)、對(duì)接機(jī)構(gòu)分系統(tǒng)、測(cè)控通訊設(shè)備的研制。

    相關(guān)技術(shù)人員介紹，整個(gè)交會(huì)對(duì)接任務(wù)中，天宮一號(hào)和神八兩個(gè)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(gè)：交會(huì)技術(shù)、空間對(duì)接技術(shù)、高壓電源系統(tǒng)，其中后兩個(gè)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(hào)和神八

　　用在天宮一號(hào)上的對(duì)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(guó)掌握這項(xiàng)技術(shù)。這次的對(duì)接機(jī)構(gòu)，我國(guó)歷時(shí)十幾年全自主研發(fā)。

　　上海航天局從2002年開(kāi)始，研制這一對(duì)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(gè)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(duì)接，碰撞。在這個(gè)過(guò)程中，神八是主動(dòng)，天宮一號(hào)是被動(dòng)，對(duì)接以后主要是依靠天宮的動(dòng)力在飛。

　　據(jù)悉，天宮一號(hào)和神八兩個(gè)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(shí)28440公里）飛行，并完成密封對(duì)接，難度可想而知，稍微刮擦都是不可想象的。據(jù)測(cè)算，要實(shí)現(xiàn)順利對(duì)接，兩個(gè)飛行器的相對(duì)速度不能超過(guò)每秒0.35米，橫向偏差不能超過(guò)18厘米。

　　當(dāng)兩個(gè)飛行器糾正到非常精確的位置后，就要靠對(duì)接機(jī)構(gòu)上的一套“鎖”來(lái)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(gè)鉤子可以提供3噸多的力。分離前，彈簧推開(kāi)鎖鉤再打開(kāi)。最后，對(duì)通道進(jìn)行密封檢漏，對(duì)接艙門(mén)打開(kāi)，航天員就可以從飛船邁向天宮一號(hào)。

　　低軌道上第一次采用高壓電源

　　天宮一號(hào)的設(shè)計(jì)壽命是兩年，在兩年時(shí)間里它要和神八、神九、神十對(duì)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(hào)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(shí)損耗小，這對(duì)整個(gè)飛行器來(lái)說(shuō)，發(fā)熱就少，對(duì)熱控有好處。同時(shí)，天宮一號(hào)是為了空間站做準(zhǔn)備的，將來(lái)要建的空間站比現(xiàn)在的“天宮一號(hào)”還要大，那時(shí)必須是100伏的高壓，才能完成任務(wù)。

　　盡管我國(guó)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(kāi)地球300公里—400公里的距離。低軌道的空間環(huán)境對(duì)電源系統(tǒng)來(lái)說(shuō)比較復(fù)雜：一是每一個(gè)半小時(shí)飛行器能繞地球一圈，一圈里有50多分鐘太陽(yáng)照到，30多分鐘照不到，一天要經(jīng)歷16多個(gè)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(huì)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(huì)在太陽(yáng)帆板上集聚，形成電場(chǎng)，容易使太陽(yáng)帆板放電。再加上今明年是太陽(yáng)活動(dòng)高峰期，當(dāng)飛行器飛到北極或南極上空時(shí)，必須做好防護(hù)。目前，這三個(gè)問(wèn)題經(jīng)過(guò)上海航天科研攻關(guān)，都得到了妥善應(yīng)對(duì)和解決。<