太空加油怎么加
本报记者 余建斌 刘诗瑶
天舟一号发射升空后，万众瞩目的“太空加油”即将上演。飞机空中加油本已是高难度、高风险，而重达13吨的飞行器，在每小时29万千米的太空高速飞行过程中要精准对接，并点滴不漏地完成推进剂补加，其难度已经超出常人想象。
幸运的是，科研人员为天舟一号货运飞船和天宫二号空间实验室设计了三大法宝，保障推进剂在轨补加这个任务顺利进行。
第一大法宝是对接机构全新升级，精度提高一倍。进行推进剂在轨补加是天舟一号的重要任务，而对接机构分系统在其中扮演着重要角色，为完成这一使命，天舟一号对接机构进行了全新升级，可称为对接机构2.0版。在轨推进剂补加主要通过安装在对接机构上的4路推进剂补加液路浮动断接器来实现，这就相当于加油的管路和油枪都安装在了第二代对接机构产品上。而油枪能否准确无误地插入加油口，就得看对接的初始精度。天舟一号要顺利地把推进剂供给天宫二号，两个对接机构必须对接得严丝合缝，因此此次对接要求精度提高一倍。
“接到液体补加要求的精度指标，我们着实苦恼了一阵。”中国航天科技集团公司八院对接机构主任设计师邱华勇说，对接机构不仅要确保液路补加能够高精度的对上，还要确保能够100%分得开，“就好像钢笔和笔帽的关系，若笔帽卡得过紧，有可能拔不下来了。”
虽然在正常情况下，并不存在对接机构分不开的情况，但是万一出现意外，对接机构系统如何应对呢？中国航天科技集团公司八院对接机构副主任设计师丁立超介绍说：“出现意外状况时，对接机构的分离推杆便开始工作。大量计算和力学试验表明，我们的分离推杆力能够克服故障状态下的分离力，使航天器正常分离。”
第二大法宝是补加驱动器，为首次在轨补加把好关。补加驱动器是在轨补加任务中的关键单机，是智能的管路控制单元，它在接收到系统指令后控制液体管路阀门的开关，同时调节流量、流速保证推进剂补加过程安全进行。
“与天宫二号相伴的大半年时光里，补加驱动器早已熟悉了太空中的各项工作和环境，并多次开展在轨试验验证，只等天宫二号与天舟一号交会对接后大展拳脚。”中国航天科技集团八院对接机构控制子系统副主任设计师丁承华说。
第三大法宝是推进系统，“太空加油”的关键技术设备。据中国航天科技集团公司六院801所的专家介绍，目前国内空间飞行器只含有单一的推进系统为飞行器提供动力，货运飞船除含有满足常规推进功能的推进系统外，还具有在轨补加推进剂的补加系统，同时将其一体化设计。所谓一体化设计，就是推进系统与补加系统之间连接起来，在不影响各自独立功能的前提下，实现补加系统的推进剂供应推进系统的发动机工作，推进系统的推进剂可以用于补加，从而实现推进剂的最大利用。
为了确保飞行器顺利在轨运行，通常需地面进行多次对管路系统充压检漏，确保系统漏率合格；货运飞船在对接及浮动断接器插合完成后，还需要对货运飞船和天宫二号连接起来的补加管路系统进行检漏，确保补加过程中无泄漏及补加系统的安全；在货运飞船完成推进剂补加后，为保持管路清洁以便可以进行后续多次补加，还要对补加管路里的推进剂进行吹除，而在太空真空环境下吹除液体推进剂，国内尚无先例，研制团队经过摸索确定了相应吹除方案，确保后续补加的顺利进行。
版式设计：蔡华伟
《 人民日报 》（ 2017年04月21日 05 版）
