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      強觀察 | 問天實驗艙的這對“大翅膀”實力有多“硬核”?

      2022年07月30日09:19 | 來源:人民網-強國論壇
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      人民網北京7月30日電 (張桂貴、方經綸、唐佳)問天實驗艙發射任務近日在海南文昌航天發射場取得圓滿成功,并同天和核心艙組合體對接。

      人民網“強觀察”欄目了解到,問天實驗艙采用了諸多先進技術。其中,單翼厚度不足1毫米、翼展長27米的巨型柔性太陽電池翼頗受關注。

        問天實驗艙太空模擬圖 來源:中國空間技術研究院

      據了解,該電池翼單翼展開面積超過138平米,功率高達18千瓦,4個這樣的太陽電池翼就能提供空間站建成后“天和+問天+夢天”三艙組合體80%的能量。它由中國航天科技集團八院抓總研制,是我國空間站不折不扣的“能量源泉”。

      對于飛行器來說,搭載運載火箭成功進入預定軌道僅僅是“行百里路半九十”,太陽翼的成功在軌展開是發射任務圓滿成功的重要標志。在問天實驗艙與天和核心艙成功對接后,問天實驗艙柔性太陽翼成功完成了“二次展開”,該技術為全球首創。

      “二次展開”是什么概念?

      “強觀察”欄目了解到,所謂的“二次展開”,就是問天實驗艙太陽翼的伸展機構首次運用了“二次解鎖裝置”。

      “伸展機構是太陽翼的承力骨架,主要由伸展臂和收藏筒兩大部分組成,就像是可折疊的傘骨;太陽電池陣則像一個巨大的傘面覆蓋其上。傘骨將支撐起整個傘面,承受空間環境的嚴酷影響!敝袊教炜萍技瘓F八院空間站副總指揮甘克力這樣形容伸展機構。

      在問天實驗艙入軌之初,柔性太陽電池翼通過伸展機構的第一次解鎖實現部分開展,就可以滿足自身的供電需求。在完成變軌、對接等動作后,伸展機構啟動二次解鎖裝置,展開全部的柔性太陽電池翼,使其達到最大的發電功率。

      太陽翼為啥要“二次展開”呢?

      甘克力介紹,“二次展開”主要是為了確保交會對接這個關鍵動作的絕對安全。交會對接過程中兩個數十噸級的航天器,以大約7.9km/s的速度運動,需要精準地控制它們的位置、速度、姿態才能保證可靠的對接,稍有偏差航天器就會發生碰撞。如果太陽電池翼完全展開,實驗艙就好比兩只手各持一面巨大的帆,微小的抖動,都會導致實驗艙的速度、相對位置和飛行姿態的控制精度嚴重下降,控制難度指數級增加。

      “二次展開”具體如何實現的?

      據了解,第一次展開時,太陽電池翼在太空做了一套標準的“廣播體操”動作。首先,火工品“熱身運動”起爆,解除太陽翼的固定;緊接著抬升機構“俯仰運動”將太陽翼從艙壁上立起;隨后,展開鎖定機構“擴胸運動”將兩個太陽電池陣向兩側展開;約束釋放機構“轉體運動”解除收藏箱的約束;最后伸展機構“伸展運動”井然有序地推開20塊電池板。

      在交會對接完成后,開始“第二次展開”過程,歷時50分鐘,約束釋放機構再次登場,搭檔實驗艙太陽翼獨有的二次解鎖裝置,為其余64塊電池板解除約束,展示了世界獨創的柔性翼二次展開技術。伸展機構依舊穩如泰山,如同金箍棒一般越伸越長,直到將這個百平米的“大塊頭”完全展開。

      為了實現安全可靠且一次性成功展開,研制團隊經過了多次方案論證,在地面進行了大量的高低溫、載荷拉偏試驗,從而確保了伸展機構在太空中也具備可重復展收、一氣呵成的高可靠性;同時,伸展機構所具備的高剛度、高強度的特點,完全可以支撐柔性翼在飛行過程中始終保持穩定姿態,自由翱翔。 (程雷 胡芳芳對本文亦有貢獻)

      (責編:方經綸、賀迎春)

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