原子鐘、太陽翼……探訪夢天實(shí)驗(yàn)艙背后的“硬科技”
新華社北京11月1日電 題:原子鐘、太陽翼……探訪夢天實(shí)驗(yàn)艙背后的“硬科技”
新華社記者宋晨、胡喆、溫競?cè)A
夢天實(shí)驗(yàn)艙發(fā)射入軌后,于11月1日成功對接于天和核心艙前向端口。后續(xù),將按計(jì)劃實(shí)施夢天實(shí)驗(yàn)艙轉(zhuǎn)位,夢天實(shí)驗(yàn)艙將與天和核心艙、問天實(shí)驗(yàn)艙形成空間站“T”字基本構(gòu)型組合體。本次發(fā)射的夢天實(shí)驗(yàn)艙背后有哪些“硬科技”?
夢天實(shí)驗(yàn)艙內(nèi)安裝有空間科學(xué)研究與應(yīng)用領(lǐng)域的超冷原子物理實(shí)驗(yàn)柜、高精度時(shí)頻實(shí)驗(yàn)柜等7個(gè)方面的8個(gè)科學(xué)實(shí)驗(yàn)柜。其中,高精度時(shí)頻實(shí)驗(yàn)柜是空間站中最復(fù)雜的實(shí)驗(yàn)柜。
中科院國家授時(shí)中心主任、高精度時(shí)頻實(shí)驗(yàn)柜科學(xué)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)指揮張首剛介紹,高精度時(shí)頻實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)通過艙內(nèi)不同特性原子鐘組合,將建成世界上在軌運(yùn)行的精度最高的空間時(shí)間頻率系統(tǒng)。該系統(tǒng)產(chǎn)生的高精度時(shí)間頻率信號(hào),利用安置于艙外的微波和激光時(shí)間頻率傳遞載荷向地面和空間一定范圍傳遞高精度時(shí)間頻率信號(hào)。
作為空間站科學(xué)和技術(shù)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)之一,高精度時(shí)頻系統(tǒng)研制目標(biāo)是為相關(guān)精密測量物理提供研究平臺(tái),為相關(guān)工程技術(shù)應(yīng)用提供高精度時(shí)頻信號(hào)。
據(jù)悉,該系統(tǒng)主要由地面測試評(píng)估和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證系統(tǒng)以及空間載荷部分組成。其中,空間載荷部分主要包括主動(dòng)型氫原子鐘等11個(gè)子系統(tǒng)。主動(dòng)型氫原子鐘是高精度時(shí)頻實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中的核心載荷,為空間時(shí)間頻率系統(tǒng)提供基礎(chǔ)時(shí)間頻率信號(hào),同時(shí)為小型化的主動(dòng)型氫原子鐘在衛(wèi)星平臺(tái)上的應(yīng)用打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
為了滿足系統(tǒng)對氫鐘體積重量的要求,中國航天科工集團(tuán)二院203所氫鐘團(tuán)隊(duì)對整機(jī)進(jìn)行了全面優(yōu)化改進(jìn),一系列技術(shù)問題迎刃而解。
“我們會(huì)留個(gè)預(yù)計(jì)量,在預(yù)計(jì)的時(shí)間內(nèi),觀測指標(biāo)的狀況。”中國航天科工集團(tuán)二院203所設(shè)計(jì)師鐵中說,這期間,大家滿腦子都是鐘,不停調(diào)試、測試,整個(gè)過程循環(huán)往復(fù)。大家都憋著一股勁,一定要啃下這塊“硬骨頭”。
此外,中國空間站上搭載的天文、地理、生物、醫(yī)學(xué)等各類科學(xué)儀器將陸續(xù)工作,航天員的日常生活也離不開能源,傳統(tǒng)的剛性、半剛性太陽電池翼因其體積、重量、功率等因素限制無法滿足需求,而柔性翼體積小、展開面積大、功率重量比高,收攏后厚度只有18厘米,與一部手機(jī)長度相當(dāng),僅為剛性太陽翼的八分之一。
值得注意的是,作為一種全新的太陽電池翼,柔性翼具有的系統(tǒng)組成、展開原理、技術(shù)難點(diǎn)等特點(diǎn),與傳統(tǒng)剛性、半剛性太陽翼大相徑庭。
傳統(tǒng)剛性、半剛性太陽翼都是一次展開,而大型柔性太陽電池翼則在全世界范圍內(nèi)首創(chuàng)“二次展開”技術(shù),這是為了確保交會(huì)對接這一關(guān)鍵動(dòng)作的絕對安全。
以夢天實(shí)驗(yàn)艙的太陽電池翼為例,交會(huì)對接過程中,如果太陽電池翼完全展開,就如同兩只手各持一面巨大的帆。即便是微小的抖動(dòng),都會(huì)導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)艙的速度、相對位置和飛行姿態(tài)的控制精度嚴(yán)重下降,控制難度指數(shù)級(jí)增加。
為此,中國航天科技集團(tuán)八院設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)突破了“二次展開”的關(guān)鍵技術(shù),在夢天實(shí)驗(yàn)艙發(fā)射后的獨(dú)立飛行階段,柔性太陽電池翼先展開了一部分電池板以滿足實(shí)驗(yàn)艙能量需求,降低飛行控制難度,圓滿完成交會(huì)對接。對接完成后,再全面展開,建立完整的能源系統(tǒng)。
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