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上海航天人承担空间对接技术高压电源系统

2011-09-30 11:13:46文汇报

  在天宫一号成功发射的背后,上海航天人付出了自己的心血。记者昨天从上海航天局获悉,在天宫一号目标飞行器任务中,上海航天局承担了资源舱结构与总装、电源分系统、对接机构分系统、测控与通信分系统配套单机以及总体电路分系统资源舱电缆网的研制任务。

  整个交会对接任务中,天宫一号和神八两个飞行器涉及到的风险比较大,需要突破关键技术的主要有三个:交会技术、空间对接技术、高压电源系统,其中后两个都是由上海航天局承担的新技术。

   多家央企谋划在欧并购

  对接机构自主研发

  世界第二世界载人航天中除俄罗斯以外的第二个生产对接机构的国家。我国从载人航天工程之初,就同步开展了交会对接技术的论证工作。根据我国飞船研制需求,考虑兼顾国际空间站通用技术的要求,人货通行方便,并同时适应飞船对接和空间站组装不同吨位的要求,对接机构采用了导向板内翻式的异体同构/周边式对接机构,实现了对接机构研制的跨越式发展。为此,上海航天技术研究院从1995年着手对接技术原理研究、仿真探索,并制造出了第一台1∶1的原理样机。

  世界一流对接模拟实验系统。为再现天上的对接过程,中国载人航天的设计师们从工程一开始就策划建立了一套完整的世界一流的对接模拟实验系统,实现了在高低温、真空、失重等空间环境条件下的捕获、缓冲和分离过程。数千次的模拟试验表明,该试验系统的真实性、精确性与重复性已达到世界领先水平。

  20多项专利对接机构有118个传感器进行测量,5个控制器接发指令,上千个齿轮轴承进行力和运动的传递,通过14个电机和电磁拖动机构进行动作,数以万计的零件和紧固件,组成复杂的机电一体化的周边式对接机构。这种活动部件多,传动链长,精度要求高的产品必须有系统集成的工程化设计才能完成,目前已成功申报了20多项专利。

  打造坚实的心脏

  天宫一号的设计寿命是两年,在两年时间里,它要和神八、神九、神十对接,其中电源系统是关键。

  我国首个完全自主研制100伏低轨高压电源系统。为保障电源系统可靠运行,课题组开展低轨等离子体环境分析,通过对薄弱环节采取专项措施,攻克高低压电源隔离与防护技术、高压开关分流技术和高压器件及组件的空间环境试验验证技术。

  我国航天器电源分系统的首次应用高压半刚性太阳电池翼。面对空间站低轨环境,以前高轨卫星使用的全刚性电池板显然不能适用。对于新设计的全新高压半刚性太阳电池翼,课题组通过反复试验、反复改进,确定了碳纤维框架+玻璃纤维网格的半刚性结构形式,这是我国航天器电源分系统的首次应用。

  首次应用,拥有自主知识产权低轨长寿命高充放电倍率氢镍电池组。整个电源分系统重量减轻40%,一年充放电可达5500次,充放电效能高达70%。

  小空间里有大奥秘

  天宫一号的能量和动力之源资源舱,要与运载火箭和实验舱相连接,除了要确保连接可靠外,舱体内外还安装了多个分系统近200台设备以及大量管路、电缆等。这些对资源舱的结构设计、安装及测试都带来了很多难题。研制过程中采用了大量新技术,新工艺。

  首次采用铝锂合金结构轻量化技术。首次采用了铝锂合金作为原材料,成功为舱段减重10%,同时保证了结构强度、刚度等性能,提高了资源舱结构承载能力。

  数字化模装技术为了解决空间站长期留轨的能源需求,资源舱总装利用数字化模装技术,联合单机设计对氢镍电池模块进行赋形设计,节约了设备的安装空间。 本报记者 张晓鸣 通讯员 张佳

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