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航天专家揭秘:天宫“加油箱”为交会对接添动力

www.sinoca.com 2011-09-29  新民网


  据青年报报道,汽车没油了,可以从油缸里加油;然而,在太空中,一旦航天飞行器燃料用尽后,就面临要么坠毁地面要么 “漂泊”太空的结局。而我国未来的空间站,需要“核心舱”维持长达数年的寿命,那靠什么作为补给?为此,记者昨天独家专访了上海空间推进所专家魏青。他介绍,昨晚发射升空的“天宫一号”携带了4个可补加推进剂的储箱,这在我国尚属首次。有了它的存在,为我国后续空间实验室的推进剂补加奠定了基础。

  不过,由于天宫一号还不具备补加能力,因而本次这些储箱的功能主要是输送“营养”。它不仅可以为天宫一号提供后备动力,还有望为接下来交会对接后的“组合体”,提供“营养”。本报记者 胥柳曼

  膜盒的外形犹如竖起的手风琴

  记者:为什么要研制可补加储箱?

  魏青:天宫一号与神舟飞船最大的不同在于,神舟飞船(比如神七)航天任务通常只有几天,然后就返回地面,其间所需消耗的燃料相对有限。然而,天宫一号的寿命是两年,甚至是更长。其间,还要与三艘飞船(神八、神九、神十)进行交会对接,因此,需要消耗大量的推进剂。

  而在未来的空间实验室建设过程中,需要天宫能够维持更长的寿命。因此,仅仅依靠天宫自身携带的推进剂,那就不够了。并且,由于火箭运载能力的限制,推进剂一次性携带也不可能太多。这时候,就需要一个可以重复多次补加推进剂的装置。神舟飞船上虽也有推进剂的储箱,但只是一次性的。这次天宫一号上的可补加的储箱,我们从2003年便开始研制,到了2009年才完成这个项目。

  记者:可补加储箱是什么样子的?安放在什么地方?

  魏青:从外形上,它就是一个圆柱形的筒,直径约0.7米,高约1.5米。筒的里面,其实还有一个金属膜盒装置,推进剂就在膜盒装置里面。不过,这个膜合装置从外形上看,就好比竖起来的手风琴,或者说,像只可折叠的灯笼,可以上下延展的。它的表面并不光滑,而是层层叠叠。这个膜盒装置是由一片片环状的金属片焊接而成。

  由于可补加储箱也属于推进系统的一部分,因此它是安放在资源舱内。而且推进剂本身属于强腐蚀性和剧毒性,一旦泄露,后果不堪设想。因此,为了保证航天员安全,肯定不会放在供航天员生活工作的实验舱内。

  神八不会给天宫一号“加油”

  记者:众所周知,在太空中,推进剂是处于失重状态。怎样把它从储箱中输送到发动机上去?

  魏青:呵呵,我们都知道,在地面上给汽车加油时,由于汽油本身有重力,一般是用泵把汽油灌到汽车的油箱里。然而正如你所说,在太空中,推进剂是失重的,而且必须以液态的形式输送,因此,我们设计的原理是:运用空气的压力,挤压膜盒,将膜盒内的推进剂“挤”到“天宫”发动机里。膜盒的作用在于,其一,起到了隔离气体和推进剂的作用;其三,随着推进剂的消耗,液面下降,膜盒也开始“缩小”,挤压推进剂进入发动机里。

  记者:这次升空后,神八飞船会不会给天宫一号“加油”?

  魏青:这次不会。首先,天宫一号的寿命才两年,设计时,已经考虑了两年工作寿命所需要的推进剂量。其次,天宫一号自身还不具备补加的能力。然而,作为空间实验室的雏形,我们研制这个设备,就是瞄准未来的天宫三号甚至空间实验室的需求而研制的。

  因此,这次随天宫一号升空,4个储箱共装载了1200升推进剂。届时,我们将对其进行初步的空间应用的考核,打个不恰当的比方,主要测试这个 “油箱”的供“油”能力,是否能多次为天宫提供推进剂。到了将来,空间实验室具备了补加的能力,也有了相应的货运飞船对接后,将直接考验“油箱”的再次装 “油”能力。

  俄罗斯掌握该技术堪称一流

  记者:能否介绍一下,国外在这方面该技术的使用?

  魏青:拿世界上第一个空间站――前苏联建造的“礼炮”空间站为例,礼炮1号1971年升空,在空间运行才6个月。然而到了礼炮6号、礼炮7号,在轨运行时间就分别达到了5年和8年。至于“和平号”空间站,从1986年到1979年,前前后后寿命更是达到了15年。它们的寿命之所以能延长,推进剂的充足是最大的动力保障。而就我个人看来,直到如今,俄罗斯仍是世界上掌握对接技术和可补加储箱技术最好的国家。

  记者:你刚才也说,推进剂具有腐蚀性和毒性,而在传输时,箱内的金属膜合需要多次反复延展和叠压,会不会“断裂”?

  魏青:在地面上,我们就经过了严格的测试。整个金属膜合必须能保证反复延展和叠压数百次,才算合格。

  就国外的空间站而言,多长时间需要补加推进剂,增加多少,那要看这个空间站本身携带推进剂的多少,以及后来使用情况而定。但就“和平号”空间站而言,据我所知,一年内空间站一般要进行2次推进剂的补加,最多的时候达到4次。加拿大华人网 http://www.sinoca.com/


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