天宮太空站電推進發動機首次實現在軌「換氣
https://www.chinatimes.com/realtimenews/20230620002753-260409在天地協同配合下,天宮太空站電推進系統大氣瓶19日完成在軌安裝任務,航太科技集團六院801所首次採用「換氣」而不是「補氣」方式完成電推進推進劑——氙氣的補充。加裝了大氣瓶的太空站電推進系統,其使用壽命將大大延長,對太空站長期軌道維持和安全平穩飛行起到重要作用。
電推進系統,也稱電推進發動機,工作原理是先將氙氣等惰性氣體轉化為帶電離子,然後把這些離子加速並噴出以產生推進力,進而完成航天器的姿態控制、軌道修正和軌道維持等任務。
在天宮太空站上的使用,是電推進系統在載人航太領域的首秀——要滿足太空站長壽命、可靠性的既定目標,設計人員必須解決在軌補充電推進推進劑的問題。負責抓總太空站電推進系統研製任務的801所設計團隊,首次嘗試運用在軌「換氣」方式補加。
據801所介紹,2021年天和核心艙發射時就自帶兩個小氣瓶,但限於艙內太空,「原裝」氣瓶的體積並不大,僅供短期使用。此次上天的大氣瓶正是他們按計畫提供的強有力「外掛」,由於安裝在艙外太空限制小,容量翻了好幾番,攜帶的推進劑能支持電推力器更長時間的軌道維持工作。
為了實現儲氣模組的在軌安裝,801所電推進系統設計團隊調研了國內外常用電、氣、機械對接鎖定形式,創造性地提出了一種簡化版的浮動對接形式,通過粗定位導向裝置實現機械臂初始定位及大偏差適應,再通過自主精定位進一步修正電、氣、機械的對中鎖緊,這種步步為營的方式極大提高了對接的容差能力和可靠性,即便在軌多次拆裝也能保證精度滿足要求。
與此同時,由於氣瓶「外掛」時都是安裝於統一的介面,原則上只要符合介面要求,太空站電推進系統可以安裝不同容積、不同工作壓力的氣瓶,且氣瓶填充的工質不限於已有系統的氙氣工質,可根據技術發展情況上行不同工質推進劑。