周建平：权威解读天舟一号之拿手好戏

　　4月27日19时07分，天舟一号货运飞船与天宫二号空间实验室成功完成首次推进剂在轨补加试验，标志天舟一号飞行任务取得圆满成功，也正式宣告中国航天迈进“空间站时代”。

　　中国载人航天工程网特此采访了中国载人航天工程总设计师周建平，他详解了此次在轨推进剂补加的过程。
　　周建平总师表示，本次货运飞船的使命，是要验证货物运输系统。在轨推进剂补加，是这次飞行任务验证的一个重要内容。因为空间站今后会长期在轨飞行，虽然它在距离地球400公里左右高的轨道范围内，但还是存在着大气阻力，空间站轨道会因为大气阻力而衰减。“这就需要靠推进剂补加来维持轨道高度，天舟一号进行推进剂在轨补加能力的验证，可以保证我们今后实现对空间站消耗推进剂的补充，这是空间运输系统一个非常重要的关键技术。”
　　至于补加的过程，就是货运飞船、天宫二号对接以后，完成状态的检查，包括浮动断接器的查核、检漏，以及补加的几个主要的程序。周总提到，我们空间实验室的推进系统，都采用一种可补加的储箱，叫膜盒式储箱。它是用挤压的原理工作，通过压气机把气体从高压气瓶里面不断输送到膜盒式储箱的气腔内，气腔形成一个压力，把推进剂挤出来，这样发动机系统就能正常可靠地工作。

在轨推进剂补加示意图

　　在轨推进剂补加首先就要把天宫二号膜盒式储箱气腔内的气，通过压气机再打回到高压气瓶里面去。“我们知道，从高压的地方到低压的地方是自然过程，就像水往低处流一样。气体也一样，也是往压力低的地方流。”周总给记者打起了比方，“把水从低处送往高处，我们用水泵。把气体打回到高压气瓶，我们就用压气机来实现。这样还能实现气体的复用。”
　　“此时货运飞船推进剂储箱的压力，就高于天宫二号推进剂储箱的压力。靠压力差就把推进剂输送到天宫二号的储箱里面去。当然这其中有一系列阀的动作，为了保证可靠，我们的管路也是冗余设计的。”周总解读道。
　　根据任务安排，后续天舟一号将与天宫二号进行绕飞交会对接和自主快速交会对接。
　　对此，周建平总师说：“绕飞交会对接是今后交会对接的一种模式。“因为空间站会有几个对接口，无论是前向还是后向都要能对接。”

　　周总解释道，“假设飞行器是从前向过来的，要对接到后向去，就要通过绕飞来实现这个交会对接。”

绕飞交会对接示意图

　　自主快速交会对接也是本次任务中很重要的试验。以往的交会对接大约需要2天时间，而天舟一号的第三次交会对接只需要大概6.5个小时。
　　周总表示，此前进行的交会对接都在天地协同的情况下完成。火箭发射、飞船入轨以后，首先是由地面飞控系统来控制飞船，完成远距离段的导引控制，待两个飞行器之间相距几十公里，飞船转入自主导引的方式。而自主快速交会对接将全程由飞船自主实现，包括测量、控制等过程。所谓自主，就是飞船智能化的表现。

自主快速交会对接示意图

　　“应该说这比过去自动控制的技术更进一步。自主快速交会对接的完成是一件很重要的事情。这可以使得我们的交会对接能力更强，完成交会对接的时间更短，今后发射的窗口更宽，救援能力也会更强。重要的是，这项技术的使用，可以节约大量的人力、物力资源。发展自主交会对接技术，是技术进步的重要体现。全程自主交会对接技术，中国在全球范围都是领先的。”周总说。
　　在轨任务结束后，经地面决策，天舟一号实施主动离轨，受控陨落至预定安全海域。
　　“主动离轨其实就是一种受控离轨，低轨道飞行器失效以后，如果不让它主动离轨就变成太空垃圾。当然它也会随着大气阻力的影响，逐渐衰减，最后坠入大气层，但是这个过程中它不受控。”周总告诉记者，“实施主动离轨，就可以在飞行器完成任务使命后，主动控制它离轨。由于我们的货运飞船不返回，因此要控制它运动到太平洋的安全区域陨落，避免给地面带来任何风险。”
　　（本文来源：中国载人航天）

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