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西安智造助力“太空快递小哥”飞天


来源:西安日报

中国自主研制的首个货运飞船天舟一号20日在中国文昌航天发射场成功发射,这意味着中国向2022年前后建成空间站的目标又迈进了一大步,承载着为中国航天“加油”使命的天舟一号由此跻身全球货运飞船的风云榜。

原标题:我国首艘货运飞船天舟一号成功发射 西安智造助力“太空快递小哥”飞天

中国自主研制的首个货运飞船天舟一号20日在中国文昌航天发射场成功发射,这意味着中国向2022年前后建成空间站的目标又迈进了一大步,承载着为中国航天“加油”使命的天舟一号由此跻身全球货运飞船的风云榜。天舟一号发射入轨后将与在轨运行的天宫二号实验室先后进行3次自主快速交会对接、3次推进剂在轨补加,还搭载了非牛顿引力实验等10余项应用载荷,将在轨开展空间科学及技术实(试)验。

亮点

天舟一号处于国际先进水平

本报讯4月20日,我国新一代中型运载火箭长征七号第二次成功发射,推举天舟一号我国首艘货运飞船飞向遥远的天际。这是我国载人航天工程空间实验室阶段收官之战,标志着载人航天工程“三步走”战略中的第二步将圆满完成,同时也是第三步走空间站阶段的开局之战。以驻我市的航天六院、航天五院西安分院等航天科研单位为代表的西安航天“智造”,为天舟一号成功发射和运行贡献重要力量。

据介绍,天舟一号长约10.6米,舱体最大直径3.35米,太阳帆板展开后最大宽度14.9米,起飞重量约13吨,物资上行能力约6吨,推进剂补加能力约2吨,具备独立飞行3个月的能力,具有与天宫二号空间实验室交会对接、实施推进剂在轨补加、开展空间科学实验和技术试验等功能。天舟一号货运飞船是我国载人航天工程的新成员和重要组成部分,为空间实验室和中国未来空间站在轨运行期间,承担空间推进剂、航天生活物资、科学试验设备及航天员用后的废弃物运输工作,货物运载量是俄罗斯“进步”号货运飞船的3倍,在功能、性能上都处于国际先进水平。

位于我市航天基地的中国航天科技集团公司六院研制的长征七号和天舟一号全系列动力,犹如搭建了天舟一号通往太空的“神梯”。据航天科技集团六院院长刘志让介绍,在此次飞行任务中,航天六院为长征七号运载火箭提供了6台120吨和4台18吨液氧煤油发动机,为天舟一号货运飞船提供了四种共36台不同推力量级发动机。特别是推进剂太空在轨补加一系列核心关键技术研制获得重大技术突破,中国人的“太空加油”梦想成为现实,将大大延长空间飞行器的续航动力和使用寿命,成为此次飞行试验任务中的最大亮点。

通信

为“太空快递小哥”“专线服务”

本报讯天舟一号成功发射,航天五院西安分院为发射和运行提供通信、地面遥测遥控等保障服务,用西安“智造”助力天舟一号。

当天舟一号成功发射后,由航天五院西安分院研制的中继终端在第一时间开机。随后,中继终端将与中继卫星实现“太空握手”,建立星间链路,从而搭建出从天舟一号中继终端到中继卫星再到地面的“太空天路”,科研人员将以此天基测控体制为主,对天舟一号实施在轨飞行控制,通过地面遥测遥控方式,对飞船姿态进行控制,并与地面建立通信联系,实现对天舟一号货运飞船的“远程驾驶”。

针对快速捕获中继卫星并建立长期稳定数据传输链路的要求,航天五院西安分院先后解决了前向接收信号快速捕获、跟踪等难题。在中继天线设计中创造性提出了中继用户终端天线指向模型和天线精密指向算法,实现了中继终端天线大空域范围、长时间对天链一号卫星的自主精度指向跟踪。

如果“太空快递小哥”的手机没有信号,或者不认识路,那怎么能顺利完成任务?航天五院西安分院为天舟一号研制的应答机天线网络通过提供唯一的通信与测控信号传输通道,为这位“太空快递小哥”与地面搭建联络专线,为完成任务提供了重要保障。

补给

航天六院自主研制“太空加油”技术

本报讯此次,天舟一号货运飞船最大的亮点是与天宫二号空间实验室交会对接后完成推进剂补给,即所谓的“太空加油”,开展推进剂在轨补加技术验证,为我国后续大型空间站建设奠定基础。而“太空加油”技术和关键设备完全是由航天科技集团六院801所独立自主研制的,该技术的成功将突破国外技术封锁,填补中国航天领域的空白,实现我国空间推进领域的又一次技术跨越。

801所承担的天舟一号货运飞船推进及补加系统研制项目,主要提供货运飞船及组合体姿态及轨道机动所需的冲量,并为空间站/空间实验室在轨补加推进剂,以延长空间站/空间实验室在轨运行时间,就像我们使用的手机电池电量决定手机的待机时间一样。

推进和补加系统一体化设计方案目前是国内首创,其充分继承了921工程神舟飞船和空间实验室的成熟设计经验,同时根据货运飞船的任务特点,通过801所设计团队的集体智慧,完善并优化了系统设计,经各项试验验证,可满足飞行任务各项功能需求。

目前,在轨飞行器补加技术只有个别国家掌握,801所研制团队前后历时10余年,突破了国外技术封锁,完成了补加技术攻关,并通过多轮地面试验验证,其中压气机及浮动断接器等均是国内首创。

动力

高速飞行中实现“俯仰有度”

本报讯天舟一号要实现在太空中的轨道机动、姿态调整以及与天宫二号的交会对接、分离等,每一个精准动作的背后,都离不开发动机动静自如的有序工作,更离不开航天科技集团六院801所天舟一号姿轨控发动机研制团队默默无闻的辛勤付出。

天舟一号货运飞船上,共配有25N、120N、150N、490N发动机四种不同推力量级的36台发动机,他们通过默契的配合,力保天舟一号货运飞船在轨飞行速度是子弹飞行速度8倍的情况下,能够实现“俯仰有度,动静自如”。作为飞船的动力源泉,每一台发动机的工作精确与否,都关系着整船的飞行任务能否顺利完成,因此必须确保发动机具有100%的工作可靠性。

在确保可靠性的基础之上,为实现天舟一号更优的工作性能,研制团队还提出了采用高性能的第二代490N发动机。第一代490N发动机研制于上世纪80年代,限于当时的技术水平,已经不能满足日益增加的飞行任务要求,为此在“十一五”期间开始研制第二代490N发动机,历经10年时间,突破了7项关键技术,实现了490N发动机的更新换代,在我国的东方红四号平台卫星中得到了广泛应用,可以延长卫星寿命1年以上。第二代490N发动机在天舟一号飞船上使用,工作次数是原来的10倍之多以及密封性能要求更高,研制团队经细致周密的论证,针对任务特点有效调整了设计方案,采用工作次数更长的推进剂控制阀门,短期内完成了多台次的鉴定级热试车考核,技术指标完全满足新的任务需求。

安全

航天四院提供全套结构密封系统

本报讯4月20日,我国第一艘货运飞船天舟一号成功发射升空,中国航天科技集团公司四院42所为天舟一号量身定做了全套结构密封系统,为其奔赴天宫二号之约全程提供安全保障。

飞船舱体密封系统是航天飞船、空间站等舱体结构密封的重要系统部件,对隔离舱体与外层空间、支撑舱内环境起着至关重要的作用。为满足复杂的外太空环境要求,四院42所研制的密封产品在高真空、高低温交变、原子氧侵蚀、强紫外线和带电粒子辐照等特殊环境中,不产生降解、老化和皲裂,始终保持可靠的密封性能。另外,由于飞船舱内环境的特殊要求,该所密封产品还具有极低的挥发性,而且无毒、无污染。

天舟一号的个头比神舟飞船、天宫二号要大,舱体密封产品的种类更多、规格不一,安全性、稳定性要求更高。为满足要求,该所研制人员专为天舟一号量身制作了个性化系列模具,研制出的密封产品形状各异、规格多样,大的直径长达一米多,小的只有十几毫米,密封件尺寸精度误差不超过0.01毫米,相当于头发丝的五分之一,许多异形件更是首次研制。据各类模拟环境试验表明:该密封材料达到国际同类产品水平,寿命大于30年。

目前,航天四院正在开展舱外航天服气密层、二氧化碳吸附装置等技术和产品研制,有望在未来为我国空间站建设与深空探测作出新的贡献。

货物

“西安造”丝路一号科学试验卫星搭载升空

本报讯(记者裴磊)昨日顺利升空的天舟一号货运飞船是我国航空事业的又一次迈进。令西安人格外骄傲的是,此次搭载飞船升空的我国首颗采用货运飞船搭载方式发射的对地观测微纳卫星“丝路一号”科学试验卫星01星是由我市诸多科研单位联合研制的。

据航天基地介绍,“丝路一号”卫星由西安测绘研究所(地理信息工程国家重点实验室)作为工程总体负责总体论证设计,航天恒星技术有限公司负责整星研制,搭载中国科学院西安光学精密机械研究所研制的航天全色相机,西安电子科技大学研制的星上数据处理与传输载荷。该星具有体积小、重量轻、功能密度高的特点,搭载总重量不超过1千克的轻小型可见光相机和我国自主研制的首颗宇航级高速图像压缩芯片“雅芯-天图”。整星收拢尺寸仅为330毫米×100毫米×100毫米,质量不超过4.5千克,设计轨道高度400公里,具备光学遥感对地观测能力,是“丝路微小卫星群对地观测系统”的首发星,担负着系统技术体制验证任务。

据了解,“丝路微小卫星群对地观测系统”项目以立足西部、服务“一带一路”建设为宗旨,卫星群计划由30颗以上以增强导航和遥感为主的多任务多载荷微小型卫星组成,配合在陕已建成的接收处理与应用服务中心,将为西部地区及丝路沿线国家提供便捷稳定的增强导航和遥感影像服务,推动测绘导航与遥感技术真正融入政府管理、企业生产和大众生活。

测控

西安卫星测控中心织就天网送“天舟”

■记者 杨斌鹄 通讯员 杨亚洲 田枝

4月20日19时,古城西安夜幕初降,喧嚣了一天的城市,渐渐安静下来。而此时,正是西安卫星测控中心忙碌的时刻。

记者走进测控中心指挥大厅,立刻感到一种紧张忙碌的气氛。一排排身着蓝色工作服的科技人员,全神贯注地端坐在计算机面前,为即将发射的天舟一号货运飞船进入最后的准备工作。一场举世瞩目的“伟大战役”即将到来,大家内心禁不住有些兴奋。

测控大厅的大屏幕上,清晰地映现着千里之外海南文昌发射场的场景,发射塔架怀抱着火箭,画面仿佛凝滞了一般。

而时间屏上不断跳动的数字预示着大战即将开始。

“5、4、3、2、1,点火!起飞!”19时41分40秒,搭载着天舟一号的长征七号运载火箭冲天而起。

翻滚的火舌犹如一只大手,托举着搭载了天舟一号飞船的长征七号火箭,奋力挣脱了地心引力的束缚,犹如一支银箭向着天空飞刺而去。

大屏幕上显示着我国版图和火箭理论曲线,此时很快出现一个小小的红色亮点,亮点缓缓移动变成一条红线,这是根据飞船实际参数计算出来的飞行姿态曲线。

尽管内心激动不已,科技人员依然专注于自己的工作。西安卫星测控中心所属的各参试测控站观测目标的弧段有限,测控最佳时机可能稍纵即逝,他们要时刻严密监视着显示器上任务状况数据,不放过任何一个细微变化。

“三亚发现目标!”在火箭起飞40秒左右,三亚测控站灵敏的雷达准确捕捉到天舟一号令人期待的身影。简洁响亮的报告声像火种一样点燃了人们心中的欣喜。

“西沙跟踪正常!”“长江七号发现目标!”很快,来自祖国各地多个测控站的报告声陆续传来。源源不断的数据从四面八方汇集起来,现场指挥调度的声音此起彼伏,令人振奋。

处理各种数据的轨道计算和分析人员,不断检测着飞船的运行状况,做好飞船和火箭分离的准备。

19时51分,船箭分离成功。大屏幕中间显示出天舟一号的飞行状态,各项测控数据显示飞船性能良好,运行状态平稳。

随着各测控站点不断精准地注入指令,飞船按计划向预定轨道顺利挺进。

大屏幕上,飞船实际飞行的红色曲线与事先计算好的绿色理论曲线,基本重合。最直观地告诉人们,飞船飞行状态一切正常。

本版稿件除署名外

文/记者 杨斌鹄

[责任编辑:杨爽]

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