这次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?记者采访天宫二号的抓总研制单位航天科技集团第五研究院(以下称五院)相关专家进行盘点。
维修像插拔U盘一样便捷
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,科研人员可以像插拔U盘一样,快捷地拔下损害的部件,插上一个新部件,然后,设备恢复正常运转。
如今,这样的场景将在天宫二号上真实上演。
根据五院天宫二号总设计师朱枞鹏的介绍,五院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。
拿智能配电单元来说,五院的科研人员就满足了产品长寿命、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,科研人员只需用几分钟就能完成一次维修更换。
这就是由该院529厂研制的配电“管家”。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,都会有一个不起眼的电源控制箱,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能恢复供电。
当然,在试验室里,科研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,这些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,为宇航员开展在轨维修试验提供“看得见”的方便。
“固若金汤”:做漏气缓慢的篮球
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,在未来两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。
根据五院总体部专家的说法,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。五院总体部的科研人员就从配方开始研究,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?
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