「太空加油」牛在哪兒

原標題:「太空加油」牛在哪兒

神舟傳媒製圖

日前，經過兩個月的「天舟一號天宮二號組合體」飛行后，天舟一號按計劃與天宮二號實施撤離，進入獨立運行階段。在此之前，天舟一號貨運飛船與天宮二號空間實驗室順利完成了兩次推進劑在軌補加試驗，進一步驗證了這一關鍵技術的可靠性。「推進劑在軌補加試驗非常圓滿，可以說是空間實驗室階段的收官之戰。」載人航天工程辦公室副主任楊利偉說。

推進劑補加，被大眾親切地講成是給空間站的「太空加油」。這個太空加油到底厲害和神秘在哪兒？在國際空間領域，這項技術有何突破？為什麼能贏得如此高的評價和歡呼呢？

對此，楊利偉向青年報·中青在線記者解釋，「就像飛機需要加油，未來空間站長期在軌運行也需要加油，這項任務就由天舟貨運飛船來完成。」這是建設空間站必須掌握的一項關鍵技術。空間站核心艙在發射升空時，攜帶的推進劑有限，這就需要貨運飛船對它進行燃料補加。

楊利偉著重指出：這項技術的成功突破，為空間站組裝建造和長期運營掃清了能源供給的最後障礙。

在天舟一號前，掌握推進劑在軌補加技術的國家只有俄羅斯、美國，歐空局、加拿大、日本等也在此方面進行著積極的研究探索。為完成好推進劑在軌補加任務，楊利偉說，我們做了幾項準備工作：

第一步，提高了天舟一號和天宮二號的對接精度。在天舟一號飛行任務中，飛船攜帶了約兩噸的推進劑，要為天宮二號進行3次燃料補加。開展太空加油，要比給汽車加油複雜得多，一次加油，分成29個步驟，每一步都要精心控制才能實現。太空加油過程中，最怕出現推進劑泄漏，科研人員通過大量技術攻關和方案論證，將天舟一號和天宮二號的對接精度提高了一倍，確保天舟一號把「加油槍」準確無誤地插入「加油口」，兩個航天器的對接機構銜接得嚴絲合縫，為完成在軌補加任務打好了基礎。同時，首創性地設計了浮動斷接器，通過浮動來消除兩個對接機構的小偏差，實現更精準的對接，滿足補加的密封要求。

第二個進步是，採用了推進和補加一體化的設計方案，貨運飛船除了自身推進系統，還有開展在軌補加的補加系統。天舟一號採用了推進系統和在軌補加系統一體化設計，也就是把推進系統和補加系統之間連接起來，補加系統的推進劑供應推進系統的發動機工作，推進系統的推進劑可以用於補加，從而實現推進劑的最大化利用。而且一旦某個系統出現故障，還可以通過隔離及切換，確保推進和補加均可順利完成。

第三，是採用了無增壓氣體損耗的氣體回用法進行在軌補加。這種方法系統設計難度較大，但氣體資源利用率高，科研團隊為天宮二號配備了國內最大的金屬膜盒儲箱，內有管理裝置。在兩個航天器精準對接后，天宮二號貯箱內的氣壓調低，兩個航天器燃料貯箱間形成壓差，液體推進劑從壓力高處向低處流動，實現天舟一號對天宮二號的「加油」。

這裡說的「油」，實際上是燃燒劑和氧化劑兩種推進劑。楊利偉說：「兩者不能見面，否則會發生燃燒、爆炸。」因此每次補加結束后，為保持管路清潔以便後續多次補加，天舟一號須對補加管路里的推進劑實施吹除，同時確保吹除過程儘可能不污染飛行器的表面。值得一提的是，在太空真空環境下吹除液體推進劑，面臨複雜環境和物理過程考驗，國內尚無先例。

接下來，我們就期待著天舟一號第三次交會對接的精彩表現了。