“西安科技”助力天舟一号飞天赴约

■报驻陕记者　韩宏 通讯员　关颖

20日，长征七号运载火箭托举天舟一号货运飞船一飞冲天，在万众瞩目中飞入苍穹。在此次“天舟”赴“天宫”之约中，“西安科技”“西安制造”“西安智力”立下了汗马功劳。

搭建“天路”实现“远程驾驶”

天舟一号升空后，由航天科技集团五院西安分院研制的中继终端第一时间开机，随后与太空中的4颗中继卫星实现“太空握手”，搭建天舟一号中继终端———中继卫星———地面的“太空天路”，实现了地面对天舟一号的“远程驾驶”。中继终端和4颗中继卫星的载荷产品，全部由航天五院西安分院承担研制。

据西安分院中继终端负责人余晓川介绍，科研人员将以此天基测控体制为主，对天舟一号实施在轨飞行控制，通过地面遥测遥控方式，对飞船姿态进行控制，并与地面建立通信联系。他说，中继终端就好像人的神经系统，通过与中继卫星的联系，来帮助处理所有的指令。在随后的飞行过程中，天舟一号中继终端还将通过“太空天路”与天宫二号完成两次交会对接任务，并为天宫二号进行“太空加油”。以其中的交会对接任务为例，通过中继终端所搭建的天基测控通信系统，科研人员可以同时实现对天舟一号和天宫二号的“远程驾驶”，实现同时测控、同时进行高速数据传输，所建立的星间链路可以实时向地面传输交会对接画面。此外，天舟一号的多项试验验证任务的所有命令，都通过中继终端发送的遥控和遥测指令来实现。

搭建太空天路，实现“远程驾驶”，听起来简单，但实现起来不仅需要跨越393公里，还必须在不到一小时内快速搭建完成，更要确保全程稳定运行，系统复杂性可想而知。航天科技五院西安分院研究人员在天宫二号中继终端产品设计和工作原理的基础上，重新设计、研制了系统产品，系统所配置的9个软件均为新研软件。

此外，航天科技集团五院西安分院研制的应答机天线网络，通过提供通信与测控信号传输大通道，帮助天舟与天宫精准会面。据该任务指挥陈岚介绍，应答机天线网络承担着收发信息的功能，当天舟一号接收到地面的通信和测控信号时，就通过它传输到应答机对信号进行接收；同样，当天舟一号给地面发送相应信号时，也通过它来传输到天线并发送到地面。相比天宫二号空间实验室中使用的USB天线网络，应答机天线网络重量减轻了500克，体积也相应减少。

“太空加油”梦想成为现实

此次天舟一号将对天宫二号实施3次推进剂在轨补加(即“太空加油”)，这项高难度技术正是由位于西安的航天科技集团六院攻关完成的。

推进剂在轨补加技术，是空间站实现长期驻留的必要条件，目前国际上掌握这项技术的只有俄罗斯、美国等少数国家，其中实现在轨加注应用的只有俄罗斯。此次我国在推进剂太空在轨补加一系列核心关键技术研制上获得重大技术突破，中国人“太空加油”的梦想成真。

这项技术完全由航天科技集团六院独立自主研制，实现了我国空间推进领域的又一次技术跨越。据航天科技集团六院801所载人飞船和空间站实验室主任设计师刘建盈介绍，在太空完全失重的环境下，“加油”完全要靠气体压力的调节将推进剂压出来。由于飞行器推进剂燃烧后会产生大量的气体，这些气体占据了储箱的空间，想再往里“加油”就要把气体抽回气瓶中。为此，研发团队专门研制了“压气机”，压气机的作用，就是在“太空加油”之前，把原来储箱里面的气先抽出来，相当于把油箱先腾空。在天舟一号与其对接后，通过两个航天器之间产生的气体压力，把推进剂从天舟一号上源源不断输送到天宫二号上。

推进剂是绝不能泄漏的，如何既保证准确对接，又满足密封要求？　刘建盈说，通过研制浮动断接器，使两个飞行器对接后实现油路的准确对接。货运飞船在对接及浮动断接器插合完成后，需对货运飞船及空间实验室/空间站连接起来的补加管路系统进行检漏，确保补加过程中无泄漏及系统的安全，801所设计团队通过设计仿真及多轮地面试验验证，摸索出检漏方法及评判指标，为在轨补加前检漏这一安全保障奠定了基础。

动力改进搭建太空“神梯”

航天科技集团六院此次还为天舟一号搭建了太空“神梯”。航天六院科研生产部副部长高新辉说，这次飞行发射，航天六院共研制交付大小46台发动机，既有为长征七号提供推力的10台两种推力类型的新型绿色环保液氧煤油发动机，也有飞船上36台各类发动机　(有25N、120N、150N、490N四种不同推力量级)。

据该院801所载人飞船和空间站实验室主任设计师刘建盈介绍，这些发动机的分工不同，其中25N、150N发动机负责帮助天舟一号调整姿态，490N发动机主要控制其在轨运行，而120N发动机负责交会对接。通过它们的默契配合，力保天舟一号在轨飞行和交会对接时，能够实现“俯仰有度，动静自如”。

天舟一号的运载量大，要求发动机工作时间和工作次数也成倍增加。经过充分论证比较，六院研制团队决定对25N、120N、150N发动机的技术状态进行适应性改进设计，在不改变性能的前提下，降低发动机工作温度。由于发动机工作涉及雾化、燃烧等复杂的物理化学过程，是个世界性的难题，不仅需要理论分析和仿真计算，还需要大量的试验验证。在研制团队不懈努力下，天舟一号各级系统均采纳了发动机的改进方案，满足了型号总体提出的技术要求。

强健“大脑”精准控制，“密封衣”精密定制

箭载计算机被称为火箭的强健“大脑”。位于西安的航天九院771所为执行第二次飞行任务的长征七号火箭配套了9种产品，为天舟一号货运飞船配套了1种整机产品、14种电路产品和18个软件产品。箭载计算机能够有条不紊地完成箭体参数录取、飞行轨道计算、飞行轨迹误差修正以及控制指令输出等多项复杂的控制任务，指挥火箭正常飞行。此次，长征七号实现了指令级同步技术，可以将“大脑”发出的指令之间的误差由原本的微秒级降低至纳秒级，实现“大脑”更加精准的控制。

由该所研制的数管分系统中央单元是整个天舟一号货运飞船的“大脑”。只有中央单元正常运转，才能精确控制天舟一号与天宫二号空间实验室交会对接、推进剂在轨补加，为开展空间科学实验和技术试验等工作提供可靠保障。在飞船飞行、停靠期间，中央单元紧张地忙碌，负责完成对整个飞船数管分系统设备的控制、管理，同时对其他分系统设备间的命令和数据传送进行控制。

飞船舱体密封系统是航天飞船、空间站等舱体结构密封的重要系统部件，对隔离舱体与外层空间、支撑舱内环境起着至关重要的作用。位于西安的航天科技集团公司四院42所，继天宫二号之后，为天舟一号量身定做了全套结构密封系统，为其奔赴天宫二号之约提供安全保障。

(本报西安4月22日专电)