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歷時13小時!空間站夢天實驗艙發射入軌后成功對接端口

2022-11-01 09:31:35來源:科技日報  

空間站夢天實驗艙發射入軌后,于北京時間2022年11月1日4時27分,成功對接于天和核心艙前向端口,整個交會對接過程歷時約13小時。

后續,將按計劃實施夢天實驗艙轉位,夢天實驗艙將與天和核心艙、問天實驗艙形成空間站“T”字基本構型組合體。

秉承中國航天事業奠基人錢學森提出的系統工程思想,歷經十余年空間站研制歷程,航天人將“建造太空家園”的心中宏圖,繪成手中藍圖,用智慧和汗水鑄成重器,彪炳史冊。這背后,空間站系統獨具特色、匯聚著智慧與匠心的總體設計,堪稱我國航天器系統設計的又一次創新跨越。

系統設計與工程管理深度融合

“結果源自開頭,起點通往終點。”五院空間站系統總指揮王翔表示,對于系統工程實踐來說,科學思想先于工程實踐。在空間站這樣一個空前復雜的系統工程中,總體設計是“龍頭”和“命脈”,一切工作肇始于此,歸結于此。

如何把多個大型航天器在軌合理、高效組裝起來?如何低成本、高效益實現長期在軌穩定運行?筑夢之初,總體設計人員面臨著一連串難題。

五院空間站系統總設計師楊宏認為,必須依靠自立自強打破封鎖,通過增強頂層設計,瞄準前沿系統謀劃,提出適合國情的組裝建造方案。他帶領五院總體設計團隊以“規模適度、留有發展空間”為設計思路,創造地提出“利用艙段交會對接和轉位機械臂進行面轉位、研制大型組合機械臂并與航天員協同進行艙外大型設施構建”方案。這一獨具特色的總體設計方案,可以使我國在沒有航天飛機等大型運輸工具的情況下,完成積木加桁架混合構型的大型空間站在軌組裝建造。

同時,“一個系統總體、三個艙段總體加上一套專業分系統團隊”的工程組織架構,撐起了整體統一的管理,使天和、問天、夢天三個艙段的通用化率達80%,促進了系統方案優化。系統設計與工程管理深度融合,相得益彰。

隨著夢天就位,中國空間站的基本部分已形成,將為巡天光學艙等后續擴展艙段奠定堅實基礎。未來,中國空間站還能夠在機械臂的輔助下進行擴展艙段的組裝,形成十字形、干字形等擴展構型。

將“天地人和”融入總體設計

中國人自古講求“天地人和”,如今這古老的智慧穿越時空,在空間站系統的總體設計中得到了體現。

在天上,組成空間站的各個艙段和來訪飛船都是獨立飛行器,對接后形成組合體。除了在結構上交會對接,信息系統和能源系統也要相互聯接,確保動態并網、能力共享。此外,通過熱控流體回路,熱量也實現了跨艙傳輸、相互兼容。三艙互聯互通,通過統一控制和管理實現動作協調、資源統籌使用,同時還具備跨航天器的系統重構能力,整體能實現了“1+1+1>3”。

在地面,五院建設了與“天宮”等比例的物理空間站,又采用數字孿生技術創建了數字空間站,形成了“天-地-數字”三站協同的運行模式,用飛行數據實時驅動并開展在軌狀態預測、趨勢評估,為空間站安全運行護航。

人,是空間站系統里具有決定的要素。從中國空間站設計之初,到每次任務全程,五院設計團隊都會和航天員充分溝通,將以人為本理念貫徹到底。一方面,他們從航天員的需求出發,通過優化設計不斷提升空間站的舒適和便利。掃碼識別的物資管理系統、天地雙向視頻、智能廚房……處處蘊藏著設計師們的精巧構思。另一方面,航天員的安全是重中之重。航天英雄楊利偉在首次飛天前,對總體設計人員說:“我信任你們。”這句話對設計團隊來說,既是最好的肯定,也是最重的責任。

自立自強,用科技創新化解難題

空間站系統的總體設計,既有胸懷宇宙萬象、馳騁天地間的酣暢淋漓,也屢屢遭遇“大象在瓷器店里跳舞”的棘手難題,更有橫刀立馬誓要守住的底線紅線。這一切,最終都被總體設計人員巧妙化解。

早在空間站任務起步之初,楊宏便意識到,關鍵核心元器件一定是制約空間站長期可持續發展的瓶頸。秉持以國家重大型號引領基礎技術突破的觀點,他帶領技術團隊駐扎元器件研制一線攻關,一舉突破了550萬門宇航用元器件的技術瓶頸,解決了核心元器件“卡脖子”問題。此舉不僅實現了對進口元器件的全部替代,打破了封鎖壁壘,還迫使某國際元器件巨頭公司主動遵從我們的標準生產產品。目前空間站系統核心元器件已實現全部國產化,真正將主動權掌握在自己手中。

同時,五院堅定地走科技自立自強之路,提前布局打造了宇航智造工程空間站示范項目,打通了研制過程全周期、全三維的模型數字化流程,開辟了新型數字化研制模式,使研制周期縮短了30%;攻克了可爬行機械臂等一系列擁有自主知識產權的關鍵技術,在發供電、物資循環利用效能和運行經濟等關鍵能指標上實現了超越。

面對系統可靠的難題,技術團隊創立了在軌航天器安全、可靠、維修“三融合”的綜合工作體系。這種不中斷飛行、化繁為簡的維修設計,在各種約束條件下,實現了整體系統優化和功能增強。

責任編輯:hnmd003

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