【科普中國軍事科技前沿】27日19時07分，天舟一號貨運飛船與天宮二號空間實驗室成功完成首次推進劑在軌補加試驗，標誌天舟一號飛行任務取得圓滿成功。突破和掌握推進劑在軌補加技術，填補了我國航天領域的空白，實現了空間推進領域的一次重大技術跨越，為我國空間站組裝建造和長期運營掃清了能源供給上的障礙，使我國成為世界上第3個獨立掌握這一關鍵技術的國家。
4月22日12時23分，天舟一號與天宮二號完成交會對接後，天舟一號關閉交會對接設備，進行對接通道復壓和檢漏，以及設置組合體運行狀態，並由天宮二號控制組合體轉入天宮二號在後、天舟一號在前的飛行姿態，做好推進劑補加試驗相關準備工作。此次推進劑在軌補加持續約5天，先後進行了補加管路檢漏、天宮二號貯箱氣體回收、推進劑輸送、推進劑吹除等關鍵步驟。在地面操作人員精確控制下，整個在軌補加過程由天舟一號與天宮二號共同配合完成，其中，天舟一號負責貯箱增壓、補加管路檢漏，並向天宮二號輸送推進劑；天宮二號負責貯箱氣體回收，並接收貨運飛船輸送推進劑。
按計劃，天舟一號將在6月中下旬開展第二次推進劑在軌補加試驗，進一步鞏固取得的技術成果。此次天舟一號飛行任務，是載人航天工程空間實驗室飛行任務的收官之戰，對於空間站工程後續任務順利實施具有極為重要的意義，取得圓滿成功標誌著我國載人航天工程第二步勝利完成，也正式宣告中國航天邁進空間站時代。
去太空加個“油”——揭祕推進劑在軌補加技術
4月20日，我國首艘貨運飛船天舟一號的成功發射拉開了我國貨運飛船飛天的序幕。天舟一號進入太空之後，和天宮二號又成功實現了交會對接。4月27日，天舟一號與天宮二號不辱使命，圓滿完成了首次推進劑在軌補加試驗，為我國後續大型空間站建設奠定了基礎。
對接機構全新升級
此次任務被形象地稱為“太空加油”，這是天舟一號此行最大的亮點。所謂“太空加油”，就是天舟一號貨運飛船與天宮二號空間實驗室交會對接後，實現太空在軌推進劑補加，開展推進劑在軌補加技術驗證。
要想在太空順利“加油”，首先要兩個航天器精準對接。“在軌推進劑補加，主要通過安裝在對接機構上的4路推進劑補加液路浮動斷接器來實現。這就相當於‘加油的管路’和‘油槍’都安裝在了對接機構產品上。”中國航天科技集團八院空間實驗室系統、載人飛船系統副總設計師張崇峰介紹，對接機構雖不直接參與空間推進劑補加任務，但是它為補加任務提供了平臺和初始條件。為完成這一使命，天舟一號對接機構進行了全新升級。
“如果把神舟八號載人飛船對接機構稱為第一代對接機構，天舟一號貨運飛船對接機構可稱為第二代產品。”張崇峰介紹，天舟一號要順利地把推進劑供給天宮二號，兩個對接機構必須對接得嚴絲合縫。航天器的交會對接將會產生巨大的對接能量，對於對接機構的緩衝耗能能力提出了很高的要求，這也是空間站建設必須突破的一項技術。為此，設計師們通過大量的技術攻關，破解了這一難題，成功推出了二代對接機構。二代對接機構既不影響原捕獲性能，又實現了對接機構捕獲後的大噸位耗能需求，可以很好滿足本次及後續任務的需求。
實現推進劑補加的“全能王”和“密匙”
推進劑能實現順利補加，推進管理器、補加管理器和KX6-3到位開關發揮了重要作用，滿足了補加階段的眾多功能要求。
“推進管理器是推進分系統名副其實的‘全能王’。它不僅承擔了推進分系統推進艙的所有溫度、壓力、位移模擬量遙測，還負責推進艙推進控制驅動器，以及補加控制驅動器數字量遙測信息的採集、轉換和編碼發送等。補加管理器控制了浮動斷接器，保證補加過程中的密閉。”中國航天科技集團九院539廠綜合電子產品事業部部長葉劍鋒介紹，要實現這麼多功能，就需要推進管理器和補加管理器協同工作。通信總線是推進管理器的“神經”，它指揮驅動器工作；傳感器及模擬量採集則被稱為推進管理器的“眼睛”，用來獲知推進分系統各部位的狀態，譬如哪裡“受凍（溫度低）”了、哪裡“病變（閥門壞）”了、是否“渴（燃料儲量低）”了等等。
KX6-3到位開關，則是此次天舟一號下達補給和分離指令的“密匙”。“在加註與分離兩個關鍵步驟中，到位開關都擔負著重要使命。”中國航天科技集團九院鄭州航天公司副總經理薛雲智說，“它們被安裝在天舟一號推進分系統浮動斷接器插合與分離面的兩端，用於判斷天舟一號與天宮二號推進劑加註口插合、密封是否具備補給條件。待加註完畢後，到位開關還將判斷補加系統是否具備分離條件，確保推進劑補加系統正常分離。”
“能源基地”提供重要保障
此次補加推進劑，需要大型液體燃料貯箱。而貯箱膜盒則是該貯箱的核心部件，也是空間站燃料儲存的“能源基地”，可實現“反覆加註、重複使用”的目標，屬國內首創。
“這項技術的突破和掌握，使原本只能在一定時間內運行的飛船變為長期在太空運行的‘工作站’。”中國航天科工集團四院307廠膜盒技術總負責人趙妍介紹，當天宮二號貯箱膜盒裡的燃料排放到一定程度需要補充時，由天舟貨運飛船將燃料帶入太空，在與天宮二號對接後，實施膜盒燃料的加註，如此反覆，確保空間站在太空長期運行。
談及該技術研製情況時，趙妍回憶道：“當年，這項技術可供參考的資料極少，項目團隊‘十年磨一劍’，邊摸索邊驗證，最終掌握了膜盒研製的關鍵技術。”貯箱膜盒為空間站運行提供了源源不斷的動力支撐，也將為中國邁入“空間站時代”提供重要保障。（本報記者 劉小兵 本報見習記者 章文）
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