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解析問天實驗艙的“獨門神器”

2022年07月25日08:46 | 來源:人民網
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新華社海南文昌7月24日電(記者李國利、趙葉蘋、張瑞杰)7月24日下午,隨著長征五號B遙三運載火箭沖上雲霄,我國空間站建造階段首個實驗艙,也是我國迄今為止發射的最重航天器——約23噸的問天實驗艙發射升空。

問天實驗艙艙體總長17.9米,直徑4.2米,比天和核心艙更“強”更“壯”﹔還擁有三個“獨門神器”:航天員專用的出艙區——氣閘艙﹔操作更靈巧、精細的小機械臂﹔可以為整個空間站收集能量的柔性太陽翼。

氣閘艙:航天員的專用出艙區

空間站任務開啟后,我國航天員已經進行了多次出艙活動,天和核心艙上的出艙口名為“節點艙”,兼具航天器對接與停泊及航天員出艙多項功能,艙內設備、管路和電纜較多。問天實驗艙升空后,航天員今后出艙活動就有了一個專用出艙區——氣閘艙。

據航天科技集團五院空間站系統總體主任設計師張昊介紹,氣閘艙是一個內圓外方的艙體,具有艙容更大、艙門更寬、艙內更整潔等特點。未來,氣閘艙將成為整個空間站系統的主要出艙通道。

航天員在節點艙的出艙活動空間大概是七八個立方米,氣閘艙可以達到十二三個立方米﹔氣閘艙比節點艙更加整潔,艙內隻配置了與出艙相關的設備,沒有其他管路電纜的羈絆﹔艙門直徑達1米,比節點艙艙門直徑大15厘米。

“航天員從這裡進進出出,可以更舒展、更從容,還能攜帶大個頭的設備出艙工作,出艙能力大大提升。”張昊說。

問天實驗艙共有22個標准載荷接口。未來十年,在空間站搭載的科學實驗載荷,可以通過機械臂精准“投送”到自己對應的標准載荷接口位置,“即插即用”,可以不需要航天員出艙進行人工操作。

小機械臂:“短小精悍”,可獨立完成艙外照料

與天和核心艙一樣,問天實驗艙也搭載了一個機械臂。相比於核心艙配備的展開長度達10米、最大承載質量25噸的大機械臂,問天實驗艙的機械臂要顯得更“短小精悍”。

張昊介紹,大機械臂手臂夠長,轉移范圍更大,作業半徑近10米﹔力氣夠大,簡直是一個“大力士”,可以抓住並轉移一個完整的航天器。

相比之下,問天實驗艙的小機械臂長度約5米,承載能力為3噸,但這個“小手”的設計目的就是抓握中小型設備,進行更為精細化的操作。

比如,它可以在不需要航天員出艙的情況下,獨立完成艙外載荷的安裝、更換等照料操作,可以有效節省航天員在軌工作負荷。

大小機械臂還可以組合使用,組成約15米長的組合臂,開展更多的艙外操作。“我們可以將大小機械臂視為人的兩隻手,互相交接東西,協作使用﹔也可以將兩隻手臂攥在一起,形成一個更長的機械臂,可以進行覆蓋整個空間站表面的一些操作和爬行需求。”張昊說。

柔性太陽翼:是目前國內最長最大的一個

問天實驗艙所攜帶的太陽翼,是目前國內最長最大的柔性太陽翼,刷新了我國航天器在軌使用太陽帆板的紀錄。

據張昊介紹,問天實驗艙太陽翼單翼展開陣面加上一些安裝結構,長度接近28米,兩個太陽翼全部展開將近56米,比空間站三個艙組合在一起的艙體尺寸還要大,且一個太陽翼陣面面積可達100多平方米,將有效收集更多的太陽能,為空間站運行提供充足的能源。

“這麼大的太陽翼單翼發電功率9千瓦,雙翼可達18千瓦,日平均發電量超過430度。與核心艙交會對接完成后,可以滿足整個空間站的用電需求。”張昊說。

問天實驗艙的太陽翼面積大、柔性也大。航天科技集團五院問天實驗艙GNC分系統副主任設計師宋曉光說,這個太陽翼隻比衣服硬一點,而且採用了雙軸控制,在艙體姿態不做調整的情況下,就能隨時調整朝向。

空間站在軌建造完成后,天和核心艙的一個太陽帆板將轉移到問天實驗艙資源艙的尾部,屆時,問天實驗艙將成為名副其實的“主發電站”,為組合體源源不斷地供電送能。

(責編:王震、陳鍵)

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