揭秘天宮二號三大殺手鐧(圖)

天宮二號 航天科技集團五院供圖

　　9月15日晚22時許，在長徵火箭的託舉下，天宮二號來到了廣袤蒼涼的太空，接替它的「大姐」——天宮一號，開始守望神州大地。

　　這次天宮二號不僅是航天員的「太空家園」，還作為我國第一個完全意義上的空間實驗室，肩負著許多航天新技術、新產品的驗證工作，那麼它究竟有哪些可圈可點之處？中國青年報·中青在線記者採訪天宮二號的抓總研製單位航天科技集團第五研究院(以下稱五院)相關專家進行盤點。

　　維修像插拔U盤一樣便捷

　　便捷維修，是天宮二號的一大殺手鐧。科幻電影裡，當一套大型設備發生故障時，科研人員可以像插拔U盤一樣，快捷地拔下損害的部件，插上一個新部件，然後，設備恢復正常運轉。

　　如今，這樣的場景將在天宮二號上真實上演。

　　根據五院天宮二號總設計師朱樅鵬的介紹，五院科研人員通過合併同類項的理念，對天宮二號的供配電、熱控、數據管理等系統實現了高度集成化模塊設計，打造出了可快速更換的模塊單元。

　　拿智能配電單元來說，五院的科研人員就滿足了產品長壽命、高可靠、操作方便等要求，在我國太空飛行器上首次採用了「插拔式」的結構設計，在地面的模擬試驗中，科研人員只需用幾分鐘就能完成一次維修更換。

　　這就是由該院529廠研製的配電「管家」。眾所周知，太空飛行器電源系統的可靠性及安全性，一直是太空飛行器系統重點關注的問題之一，而傳統的太空飛行器電源系統核心部件「開關」，往往採用機械觸點的繼電器開關，一旦機械觸點「開關」發生故障，將對太空飛行器的性能及可靠性產生重大影響。

　　在普通民眾住宅的牆上，都會有一個不起眼的電源控制箱，當家裡某個電器發生短路時，裡面的開關就會自動跳閘進行保護。電源控制箱的一個主要功能就是供電開關，而天宮二號的配電「管家」不僅能夠像普通的供電開關那樣供上電，還能在故障時切斷電，在故障修好後又自動能恢復供電。

　　當然，在試驗室裡，科研人員可以只用幾分鐘就能完成一次維修更換，但上了天，一切可能會顯得不一樣。為了確保航天員在太空環境能夠熟練地操作，這些科研人員還通過多次模擬試驗，編制出一份量化到步、圖文並茂的操作手冊，為太空人開展在軌維修試驗提供「看得見」的方便。

　　「固若金湯」：做漏氣緩慢的籃球

　　天宮二號是一個外部真空、內部有1個大氣壓的結構。要評價它的安全性，其中一個重要指標就在於，在未來兩年的在軌飛行過程中，「漏氣量要非常小」。就如同再好的籃球早晚也會漏氣，只是，好的產品和設計可以讓漏氣非常緩慢。

　　根據五院總體部專家的說法，天宮二號的結構，從整體上來看是一個金屬製成的結構，但由於其內部包括觀察舷窗、開關艙門等容易漏氣的部件，「密封」成了一個必須要解決的問題。

　　這其中最為關鍵的是密封圈，一般的密封圈都存在老化問題，更何況太空中溫度變化更加激烈。五院總體部的科研人員就從配方開始研究，再到密封圈的結構形式，密封結構設計等等。最終，他們打贏了這一仗，這也讓天宮一號在軌兩年的安全運行，成為結構設計一張閃亮的「名片」。

　　不過，結構設計人員並未就此停止腳步——這個「太空實驗室」自身安全還不夠，空間碎片、太空垃圾隨時都可能是威脅。有沒有可能在空間碎片撞擊大開間的時候，及時發現感知並定位其所在的位置？

　　靈感最終出自人類自己——人類本身就是很好的感知系統，通過神經系統來及時發現外部刺激。這些科研人員開始考慮：在傳統結構上能否增加一套神經系統，來實現對撞擊的感知。

　　據五院總體部專家透露，這套「神經系統」，將有望在不遠的未來得以應用，擴展結構功能，實現更為安全的太空居室。

　　只攜半箱「油」升空，邊飛邊「加油」

　　根據朱樅鵬的說法，天宮二號擔負著驗證未來我國空間站技術的重任，因此，在軌道設計上，天宮二號選擇了距離地球393公裡的軌道，這也是未來我國空間站運行的軌道高度。

　　相比之前載人航天任務的軌道，這個軌道足足高出了50公裡。不過，天宮二號和神舟十一號未來要組成的「太空之家」，仍屬於低軌道太空飛行器，它運行在距離地球400公裡不到的太空，這一位置，仍會有稀薄的大氣。

　　根據專家的說法，受大氣阻力影響，太空飛行器運行速度會不斷下降，並導致軌道高度不斷下降，為了維持相對穩定的軌道高度，需要太空飛行器不斷消耗所攜帶的推進劑。

　　於是，天宮一號發射前，「油箱」會加得滿滿的。其攜帶的推進劑足有一噸多。不過，如今的天宮二號，卻只加了半箱「油」。這要多虧了科研人員所研製的在軌補加系統，它可以實現天宮二號在太空邊飛行邊「加油」，這將極大地提高它的在軌運行時間。

　　朱樅鵬說，天宮二號沒有了「糧草不足」的後顧之憂，節省的重量還可以攜帶更多的載荷產品和航天員的生活物資。

　　事實上，用「研製不止、試驗檢驗不停」來形容「太空之家」的誕生並不為過——在天宮二號和神舟十一號研製過程中，五院科研人員考慮到「太空之家」中長期在軌、在軌加注等任務的特點，專門推出了連續100小時模擬飛行試驗、航天員中期駐留地面1：1試驗等各種試驗，在整船累計電測時間上，更是突破了1500小時，刷新了天宮一號創造的紀錄。

　　箭指蒼穹、探索宇宙的徵途上從來都不會一帆風順，總是遍布荊棘和坎坷，甚至會遭遇失敗。俄羅斯聯盟號、美國挑戰者號都是慘痛的教訓。

　　五院黨委書記趙小津也表示，儘管該院實施載人航天任務至今保持著100%的全勝戰績，可他們始終以「如履薄冰」的態度對待每次新任務，以「首飛、首戰」的標準和行動來高標準、嚴要求開展各項工作，以打造讓自己、讓航天員、讓祖國和人民放心的太空飛行器。