精彩看點(diǎn)：兩單翼總面積超138㎡問天實(shí)驗(yàn)艙太陽(yáng)翼成功“二次展開”

澎湃新聞

【資料圖】

據(jù)中國(guó)載人航天工程辦公室消息，問天實(shí)驗(yàn)艙入軌后，順利完成狀態(tài)設(shè)置，于北京時(shí)間2022年7月25日3時(shí)13分，成功對(duì)接于天和核心艙前向端口，整個(gè)交會(huì)對(duì)接過程歷時(shí)約13小時(shí)。這是我國(guó)目前最大噸位的航天器（23噸的問天實(shí)驗(yàn)艙與40多噸的空間站組合體）之間的交會(huì)對(duì)接，也是空間站有航天員在軌駐留期間首次進(jìn)行空間交會(huì)對(duì)接。

北京時(shí)間2022年7月25日3時(shí)13分，問天實(shí)驗(yàn)艙成功對(duì)接于天和核心艙前向端口，整個(gè)交會(huì)對(duì)接過程歷時(shí)約13小時(shí)。

4月25日，記者從中國(guó)航天科技集團(tuán)八院獲悉，就在這兩個(gè)“大塊頭”完成空間交會(huì)對(duì)接后，八院抓總研制的問天實(shí)驗(yàn)艙柔性太陽(yáng)帆板成功完成“二次展開”。如果此刻你有一個(gè)天文望遠(yuǎn)鏡，將它對(duì)準(zhǔn)太空中的中國(guó)空間站，會(huì)看到兩大兩小橙色的光影，這四道橙色的光便是空間站天和核心艙、問天實(shí)驗(yàn)艙的兩對(duì)大型柔性太陽(yáng)電池翼，它們是我國(guó)空間站不折不扣的“能量源泉”。

問天實(shí)驗(yàn)艙與天和核心艙成功對(duì)接后，八院抓總研制的問天實(shí)驗(yàn)艙柔性太陽(yáng)帆板成功完成“二次展開”。

八院介紹，2021年4月29日成功發(fā)射的天和核心艙，應(yīng)用了我國(guó)首型大型柔性太陽(yáng)電池翼，展開面積達(dá)67㎡，相當(dāng)于一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)單打羽毛球場(chǎng)的大小。時(shí)隔一年多，八院抓總研制的問天實(shí)驗(yàn)艙柔性太陽(yáng)帆板又刷新了這一紀(jì)錄，其配置了2個(gè)單翼展開面積超過138㎡的“翅膀”，2個(gè)太陽(yáng)電池翼總面積超過268平米，厚度只有0.7毫米，功率高達(dá)18千瓦，是名副其實(shí)的plus版，未來的夢(mèng)天實(shí)驗(yàn)艙加入后，4個(gè)這樣的太陽(yáng)電池翼就能提供空間站建成后“天和+問天+夢(mèng)天”三艙組合體80%的能量需求。

中國(guó)空間站三艙“T”字基本構(gòu)型示意圖。

別看plus版太陽(yáng)翼是個(gè)大塊頭，八院的設(shè)計(jì)師卻嚴(yán)格控制了其體重，粘貼太陽(yáng)能電池片的太陽(yáng)翼基板采用超薄型輕質(zhì)復(fù)合材料，柔性翼全部收攏后厚度只有18厘米，與一部手機(jī)的長(zhǎng)度相當(dāng)，僅為傳統(tǒng)剛性太陽(yáng)翼的1/8。

為何要用柔性太陽(yáng)帆板取代傳統(tǒng)剛性太陽(yáng)翼？據(jù)八院專家測(cè)算，三名航天員一天工作、生活的用電量預(yù)計(jì)為320度左右，傳統(tǒng)的剛性、半剛性太陽(yáng)電池翼因其體積、重量、功率等因素的限制，無法滿足這一需求，而柔性翼體積小、展開面積大、功率重量比高，18千瓦的電能在滿足艙內(nèi)所有設(shè)備正常運(yùn)轉(zhuǎn)的同時(shí)，也完全可以保證航天員在空間站中的日常生活。

太陽(yáng)翼的成功在軌展開，是發(fā)射任務(wù)圓滿成功的重要標(biāo)志。在此次空間交會(huì)對(duì)接中，問天實(shí)驗(yàn)艙太陽(yáng)翼采用三維七步的動(dòng)作，分二個(gè)階段展開，整個(gè)過程持續(xù)80分鐘，可謂分分鐘牽動(dòng)設(shè)計(jì)師的心。

為什么要在全世界首創(chuàng)“二次展開”的關(guān)鍵技術(shù)？八院表示，主要是為了確保交會(huì)對(duì)接這個(gè)關(guān)鍵動(dòng)作的絕對(duì)安全。在交會(huì)對(duì)接過程中，兩個(gè)數(shù)十噸級(jí)的航天器以約7.9km/s的速度運(yùn)動(dòng)，稍有偏差航天器就會(huì)發(fā)生碰撞。如果此時(shí)太陽(yáng)電池翼完全展開，問天實(shí)驗(yàn)艙就好比兩只手各持一面巨大的帆與天和核心艙“接吻”，任何一個(gè)微小的抖動(dòng)，都會(huì)導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)艙的速度、相對(duì)位置和飛行姿態(tài)的控制精度嚴(yán)重下降。

為此，八院設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)獨(dú)創(chuàng)了“二次展開”的關(guān)鍵技術(shù)，在實(shí)驗(yàn)艙發(fā)射后獨(dú)立飛行階段，柔性太陽(yáng)電池翼先展開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，使得交會(huì)對(duì)接又穩(wěn)又準(zhǔn)。在對(duì)接完成后，再將百平米的太陽(yáng)翼完全展開，建立完整的能源系統(tǒng)。

整個(gè)展開過程，數(shù)節(jié)伸展機(jī)構(gòu)依次向外推出，帶動(dòng)太陽(yáng)翼向外展開，像是一架被緩緩拉開的手風(fēng)琴，在宇宙中奏響它的美妙樂章。為了實(shí)現(xiàn)安全可靠且一次性成功展開，八院柔性翼研制團(tuán)隊(duì)經(jīng)過了多次方案論證，在地面進(jìn)行了大量的高低溫、載荷拉偏試驗(yàn)，從而確保了伸展機(jī)構(gòu)在太空中也具備可重復(fù)展收、一氣呵成的高可靠性。而為了確保太陽(yáng)翼在軌服役期間的“萬無一失”，八院團(tuán)隊(duì)經(jīng)過多年攻關(guān)，地面完成了40萬次熱真空疲勞壽命試驗(yàn)、100萬次常溫常壓壽命試驗(yàn)，充分驗(yàn)證了產(chǎn)品的高可靠、長(zhǎng)壽命。

（原標(biāo)題《兩單翼總面積超138㎡ 問天實(shí)驗(yàn)艙太陽(yáng)翼成功“二次展開”》。編輯陳穎）

關(guān)鍵詞： 太陽(yáng)電池 關(guān)鍵技術(shù) 成功完成 中國(guó)空間站 北京時(shí)間