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“天宫一号”的资源舱和太阳电池翼,是上海航天人的力作。昨天,本报记者在酒泉卫星发射中心专访了中国航天科技集团公司上海航天技术研究院飞船系统副总设计师查学雷,请他详解技术新难点。
铝锂合金使资源舱轻了20公斤
重量,对航天器来说是首要指标。发射天宫一号的长征二号T火箭运载能力为8.6吨,也就是说,天宫一号不能超过这个分量。为了使资源舱“轻些、再轻些”,上海航天人整整花了3年时间,终于让它轻了20公斤。这对以“克”为计量单位的航天器来说,意义非凡。
查学雷介绍,给资源舱“减肥”的办法是,采用最轻的铝合金——铝锂合金,这也是铝锂合金首次在航天器上大规模使用。但是,铝锂合金有一个最大的弱点是比较脆,有裂纹倾向,不容易加工。上海航天人从2003年启动攻关项目,经过试制、热处理试验、报废、再试制、再试验……无数次试验之后,直到2006年,终于攻克铝锂合金在工艺应用上的难关。
布置设备像“螺蛳壳里做道场”
在天宫一号资源舱有限的空间内,要把几百台设备布置好,保证满足它在飞行时各方面的要求,必须“螺蛳壳里做道场”。
这给研制者提出许多难题。以控制目标飞行器姿态的核心部件“陀螺”为例。资源舱内一共要装6个陀螺,每个重45公斤。在此次天宫一号与神舟八号交会对接任务中,目标飞行器姿态的控制极为重要,对陀螺安装的精度要求非常高,精度差了一点,姿态控制就会偏得很远,不能达到预期的姿态,直接影响对接。
陀螺分量太重,调整起来难度大,而且它又要安装在资源舱内,无法用经纬仪直接测量,这让科研人员十分头痛。最后,专家们想了一个办法,在陀螺上做了一个转接装置,先把转接装置上的精度测出来,再测量转接装置的精度和对舱体的基准精度,然后再加以转化,得出陀螺相对舱体基准的安装精度。简言之,就好像解数学题时,加了一道“辅助线”。这个方法说起来容易,做起来难,加了转接装置后,误差损失加大,另外,这个装置能不能经过力学试验的考核、其本身的精度会不会发生偏离,都要经过多次试验才能成功。
中低轨道航天器最复杂的太阳翼
天宫一号身上有一对“翅膀”——8片折叠式太阳能电池板,这是中国中低轨道航天器最复杂的太阳翼设计,也是上海航天技术此次要向世界展示的技术新难点。
难在何处?查学雷透露,天宫一号上的太阳电池翼,要满足天宫一号在低轨道运行2年的要求,关键是保证电池寿命。在高轨道运行的卫星,寿命长的能达到15年,它围绕地球运转,一年也转不了几圈,这样一来,它接受太阳光照射的时间长,被地球遮挡、处于阴影区的时间就短,电池的充放次数少,性能衰减就慢。而天宫一号处于轨道高度350公里的低轨道上,一天就绕地球飞15圈,不断在日照区和阴影区交替,充电周期特别多,性能衰减非常厉害。科研人员多次进行充放电和电池寿命试验,以寻找最佳解决方案。
此外,太空空间环境比地面环境差,高温与低温交替、辐照强度大,电池寿命的研制难度更高,且天宫一号的功率需求比以往航天器要求更高,所以采用了氢镍电池。
特派记者姜燕
(本报酒泉今日电)