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天舟五號面臨新挑戰:空間站“T”字構型遮擋更復雜,如何保證穩穩的安全?

轉自:上觀新聞

摘要:

更全面的準備,更靈活地用電。

2022年11月12日,天舟五號貨運飛船由長征七號運載火箭託舉,穩穩升空。首次2小時快速交會對接,在空間站“T”字構型下,天舟五號面臨更為複雜的遮擋,將會經歷與天舟四號不一樣的體驗。面對新形勢、新挑戰,承擔電源分系統研製任務的中國航天科技集團上海航天技術研究院811所保障了飛船穩定的能源供給。

首次2小時快速交會對接:更全面的準備

天舟五號飛船入軌後,將首次在2小時內實現與空間站的交會對接。

為適應這一新的流程,確保貨運飛船在快速交會對接過程中的能量供需平衡,電源分系統研製團隊進行了精心的策劃和準備。針對能量平衡、帆板動作安全等問題,開展詳細分析,進行了40項風險識別,制定了40項預案。

貨運飛船副主任設計師黃崢介紹:“在這2小時內,為減少貨運飛船變軌對太陽帆板的影響,會將太陽帆板長時間置於垂直歸零和停控等狀態。在無法跟蹤太陽的情況下,太陽帆板發電能力將會下降。這時,大部分的電量需要鋰離子蓄電池來提供。”

而鋰離子蓄電池的使命,從貨運飛船發射前1小時就開始。之後的發射、飛行、入軌,在太陽帆板展開前,都是由其進行供電。2小時快速交會對接期間,鋰離子蓄電池的放電深度更將達到之前的2到3倍。研製人員透過開展電源分系統系統深度放電聯試、單體電池深度放電等多個試驗,確保了快速交會對接過程中整船的穩定供電。

“T”字構型下更復雜的遮擋:更靈活地用電

2022年11月3日,空間站夢天實驗艙順利完成轉位,中國空間站“T”字基本構型在軌組裝完成。三艙龐大的柔性太陽翼在太空鯤鵬展翅,迎光翱翔,讓中國空間站實現了能源自由,但也給位於後向對介面的天舟五號帶來了遮擋。由於光照條件變化頻繁,太陽帆板將經歷複雜的遮擋情況,直接影響到了整船能源供給。

這時,貨運飛船電源展現了其靈活的適應能力。本著“儘量不給他人添麻煩”的原則,鋰離子蓄電池充分發揮最大能動性,承擔起更多的責任。貨運飛船副主任設計師朱超介紹,研製團隊也因此開展了多種可靠性試驗,並優化了鋰離子蓄電池充電控制策略,“解決了在複雜遮擋情況下電池容易欠充或過充的問題,提高了貨運飛船的可靠性和安全性。同時,透過調整充電曲線增加鋰離子蓄電池容量,保證電量能滿足後續多遮擋的工況。”

但當太陽入射角增大時,貨運飛船太陽帆板將受到更嚴重的遮擋。在其無法以一己之力維護整船正常用電時,貨運飛船會向強大的空間站尋求支援,這也意味著它在整個空間站家族“供電大聯盟”中的身份將發生變化。貨運飛船主任設計師王振緒說:“從之前向空間站併網供電的‘供電方’,到現在接受空間站供電的 ‘用電方’,這充分體現了空間站時代電源的智慧化管理。”

為了適應新時期型號批產及高強密度發射需求,為了縮短寶貴的發射前準備時間,電源分系統研製團隊開展了流程最佳化,基於前期測試和試驗驗證的充分性及覆蓋性,取消了原先需要4到5天的分流調節器單機發射場單檢流程。同時,首次建立貨運飛船發射場成功資料包絡線,精細化開展資料三比對工作,確保不誤判、不錯判,讓電源以最佳的狀態完成型號任務。

欄目主編:李曄

題圖來源:新華社

題圖為空間站夢天實驗艙順利完成轉位,這標誌著中國空間站“T”字基本構型在軌組裝完成。

天舟五號面臨新挑戰:空間站“T”字構型遮擋更復雜,如何保證穩穩的安全?