機械臂自動(dòng)在軌更換！空間站電推進(jìn)發(fā)動(dòng)機首次在軌換氣

【資料圖】

近日，在天地協(xié)同配合下，空間站電推進(jìn)系統大氣瓶完成在軌安裝任務(wù)，航天科技集團六院801所首次采用“換氣”方式完成電推進(jìn)系統推進(jìn)劑補充。航天員在艙內組裝大氣瓶，完成自檢及測試后通過(guò)自動(dòng)出艙裝置送至艙外，艙外機械臂隨即抓取并將其轉移、對接到安裝位。加裝大氣瓶的空間站電推進(jìn)系統，使用壽命將大大延長(cháng)，對空間站長(cháng)期軌道維持和安全平穩飛行起到重要作用。

電推進(jìn)系統的工作原理，是先將氙氣等惰性氣體轉化為帶電離子，再將離子加速、噴出以產(chǎn)生推進(jìn)力，完成航天器姿態(tài)控制、軌道修正和軌道維持等任務(wù)?？臻g站是電推進(jìn)系統在載人航天領(lǐng)域的“首秀”，要滿(mǎn)足空間站長(cháng)壽命、可靠性的既定目標，設計人員選擇了“換氣”的推進(jìn)劑補加方案。

天和核心艙2021年發(fā)射時(shí)，自帶了兩個(gè)小氣瓶，但限于艙內空間，“原裝”氣瓶體積不大，僅供短期使用。而艙外安裝的空間限制小，新入軌的大氣瓶容量翻了好幾番，攜帶的推進(jìn)劑能支持電推力器更長(cháng)時(shí)間的軌道維持工作。

為實(shí)現貯氣模塊的在軌安裝，801所電推進(jìn)系統設計團隊創(chuàng )造性提出了一種簡(jiǎn)化版的浮動(dòng)對接形式，通過(guò)粗定位導向裝置實(shí)現機械臂初始定位及大偏差適應，再通過(guò)自主精定位進(jìn)一步修正電、氣、機械的對中鎖緊，步步為營(yíng)，極大提高了對接的容差能力和可靠性。即使在軌多次拆裝，也能保證精度滿(mǎn)足要求。

貯氣模塊組合體推進(jìn)劑耗盡后，都將由機械臂自動(dòng)進(jìn)行在軌更換。除自動(dòng)模式外，團隊還設計了航天員手動(dòng)更換氣瓶的“手動(dòng)模式”。統一的氣瓶接口，讓電推進(jìn)系統可以安裝不同容積、不同工作壓力的氣瓶，填充工質(zhì)也不限于氙氣，可根據技術(shù)發(fā)展情況上行不同工質(zhì)的推進(jìn)劑，不僅極大增加了系統壽命和可靠性，也豐富了系統的功能。

“外掛”性能強悍、拆裝組件“百搭”、操作模式“兼容”……801所用“換氣”代替“補氣”，實(shí)現了電推進(jìn)系統推進(jìn)劑替換簡(jiǎn)單、高效、可靠的目標。此次大氣瓶成功在軌安裝，不僅大大延長(cháng)了空間站電推進(jìn)系統的壽命、保障空間站長(cháng)期在軌運行，也為后續大氣瓶的拆卸安裝及霍爾推力器的在軌更換提供了寶貴經(jīng)驗。

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