作者:王佳雯 何怡 来源:科学网 www.sciencenet.cn 发布时间:2016/10/19 10:44:30
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姿控发动机:“天神”太空浪漫婚礼见证者

 

不管你是不是航天控,不管你关不关注中国航天事业,今天都会被“交会对接”这个词儿刷屏。没错,天宫二号与神舟十一号在太空的“第一次亲密接触”——自动交会对接,于19日凌晨3时31分圆满完成。

至此,你或许知道景海鹏和陈冬两位航天员的中期驻留大幕已开启,你或许也知道即将展现在自己眼前的是两人紧张而丰富航天工作、生活画卷,但你不知道的是,在这场完美的“天神”太空婚礼背后立下汗马功劳的小伙伴——姿控发动机。

动力家族小成员

如果你以为航天科技集团六院研制的发动机,只是将火箭推上太空、送到预定轨道,那就把它的功能想得太简单了。

事实上,发动机家族有很多具有特殊才能的家庭成员,姿控发动机便是其中之一。它具有为航天器提供轨道调整、姿态控制服务的特殊本领,可以说,天宫二号和神舟十一号要实现太空的每一个动作,都少不了它的努力。

据了解,天宫二号和神舟十一号上装载的姿控发动机有74个之多。

其中,天宫二号上装备了26个姿控发动机,里面既包含有490N的变轨控,还有150N的大姿控,当然更少不了25N的小姿控发动机。

神舟十一号上更是装载了多达48个姿控发动机。它们有的驻扎在神舟十一号的返回舱里,有的坚守在推进舱中,虽然“体格”不大,但品种多,功能强,是动力家族不可或缺的的重要成员。

小身板的大神通

别看姿控发动机小,但作用却不容小觑,因为它们都是为了天宫二号和神舟十一号实现精准对接而存在。

“俯仰、偏航、滚动”,据专家介绍,姿态控制一般有上述3种情况,而不同的推力对应着不同的调整效果。一般来说,大姿控负责“粗调”,小姿控则负责细调,还有负责反推和平移的姿控发动机。

总而言之,航天器在太空中的“一举一动”都得靠姿控发动机提供动力,包括轨道提升、轨道修正、姿态控制、交会对接平移、返回再入制动等等。

所以,在交会对接过程中出现的诸如“变轨”、“制动”、“刹车”、“点火”、“关机”等高频词汇,事实上都是在描述姿控发动机的“神通”。

而为了应付“天宫二号”在等待神舟十一号飞船时的多次变轨、调姿,姿控发动机需要单台多次启动,启动次数居然达到惊人的平均数十万次之多。

精准对接 只为太空那一吻

事实上,姿控发动机的工作环境十分严苛。

记者了解到,在相对较低的轨道,仍然会有稀薄的大气存在。因大气阻力影响,航天器的运行速度和轨道高度也会不断下降,所以这些发动机需要通过多次微调实现轨道的相对稳定。因为很多无法预计的变轨和姿态调整,它们还需要多次启动关机来适应要求。

在天宫二号和神舟十一号上配备的姿控发动机,都安装了推进系统的自动控制设备。当航天器出现轨道偏离或需要姿态调整时,电子设备都可以自动感知到调整需求并发出指令,让姿控发动机大家庭中对应的一个或者几个成员工作,实现航天器位置的精确控制。

19日凌晨,在神舟十一号单独飞行两天后,终于迎来了天宫二号与神舟十一号的“太空婚礼”。“天宫二号”和“神舟十一号”通过前期变轨及姿态调整,都达到了最理想的对接轨道。

从相距5公里开始,两者以特定速度开始对接,两名航天员对神舟十一号发出对接指令,通过电子设备指挥姿控发动机工作,精准保持对接航道。最后,毫厘不差,两者实现完美对接,天宫二号和神舟十一号的“太空婚礼”也宣告圆满礼成,世界瞩目的“太空一吻”完美呈现在世人眼前。

而74个姿控发动机,也终于借着两个航天器的顺利对接,在阔别近一月后,相聚于茫茫太空,并将伴随两个航天器的组合飞行和在轨工作,携手完成长达30天的护航任务。

 
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