中國首次“太空加油”全過程解析

編者按：

4月27日晚，我國天舟一號貨運飛船與天宮二號空間實驗室成功完成首次推進劑在軌補加試驗。在軌補加推進劑，給太空中的航天器“加油”，可以大大延長航天器壽命，是建設(shè)空間站的關(guān)鍵技術(shù)之一。

據(jù)了解，目前，國際上掌握在軌推進劑補加技術(shù)的只有俄羅斯和美國等少數(shù)國家，其中，實現(xiàn)在軌加注應用的只有俄羅斯。圍繞在軌補加技術(shù)，各國也提出了氣體回用法、被壓法、放空法和貫通法等不同方法，來自中國航天科技集團公司六院801所的科研人員經(jīng)過比對調(diào)研，選用的是無增壓氣體損耗的氣體回用法，這種方法系統(tǒng)設(shè)計難度較大，但氣體資源利用率高，突破該技術(shù)對于未來空間站建設(shè)具有重大意義。

推進劑在軌補加技術(shù)是個復雜的過程，為了方便讀懂此項技術(shù)，我們概括為如下6個步驟。

組合體示意圖由中國航天科技集團公司五院提供加注示意圖由801所科研人員和中國航天報社人員共同繪制

天舟一號貨運飛船與天宮二號空間實驗室完成對接后，分別安裝于兩個飛行器的浮動斷接器對接完成，實現(xiàn)補加管路的無縫連接，完成太空加油的“油槍”對接。

天舟一號貨運飛船氣瓶內(nèi)氣體進入補加管路，檢查是否有氣體泄漏，實現(xiàn)油管檢漏，確保嚴絲合縫。

『太空加油』難點

← 難點一

壓氣機要具有很強的空間環(huán)境適應性和高度集成化、小型化，并要確保長期可靠運行，這在國內(nèi)無研制經(jīng)驗可供借鑒。

← 難點二

要確保接口在低溫環(huán)境里密封，推進劑如果泄露，就會自燃或污染飛行器。

← 難點三

天地差異大，溫度環(huán)境復雜，要利用有限的參數(shù)，精準判斷管道漏率，確保補加安全。

← 難點四

推進劑補加時，要準確控制流速，及時預報補加量，采取多重可靠性措施，確保補加安全可靠。

← 難點五

推進劑易揮發(fā)，每次加注完需要把管道里的剩余推進劑進行吹除,同時吹除過程中要盡可能不污染飛行器表面。

← 難點六

推進劑分為燃料和氧化劑兩種推進劑，兩者不能“見面”，否則會發(fā)生爆炸，所以推進劑補加系統(tǒng)實際是由燃料加注系統(tǒng)和氧化劑加注系統(tǒng)兩套系統(tǒng)獨立組成的。