去太空加个“油”：揭秘推进剂在轨补加技术

中新网4月27日电(记者张文、刘小兵见习记者)27日19时07分，天州一号货轮和天宫二号航天实验室成功完成了首次在轨助推器试验，标志着天州一号任务圆满完成。推进剂在轨补充技术的突破和掌握填补了中国航天领域的空白，实现了航天推进领域的重大技术飞跃，为中国空间站的组装、建设和长期运行扫清了能源供应障碍，使中国成为世界上第三个独立掌握这一关键技术的国家。

4月22日12时23分，天州1号和天州2号完成交会对接后，天州1号关闭了交会对接设备，对对接通道重新加压并检查泄漏情况，并设定组件的运行状态。天州2号控制组件移动到后方的天州2号和前方的天州1号的飞行姿态，为推进剂补给试验做准备。此次推进剂在轨补给延续了5天，补给管道检漏、天宫二号储罐气体回收、推进剂输送、推进剂喷吹等关键步骤相继实施。在地面操作人员的精确控制下，整个在轨补给过程由天州1号和天宫2号完成，天州1号负责储罐增压、管道泄漏检测和向天宫2号输送推进剂。天宫二号负责回收罐内的气体，并接收货船输送的推进剂。

根据计划，天舟一号将于6月中下旬进行第二次助推器试验，以进一步巩固技术成果。天舟一号任务是载人航天工程空间实验室任务的收尾战。这对空间站项目后续任务的顺利实施具有重要意义。此次成功完成标志着中国载人航天工程第二步的成功完成，并正式宣告中国航天工业正在进入空间站时代。

向太空添加“油”——揭示在轨添加推进剂的技术

4月20日，中国首艘货船“天舟一号”的成功下水，拉开了中国货船的飞行序幕。天舟一号进入太空后，再次成功与天宫二号对接。4月27日，天舟一号和天宫二号没有辜负他们的使命，成功地完成了第一次推进剂在轨增压试验，为中国随后的大型空间站建设奠定了基础。

对接机制的新升级

这次任务被形象地称为“太空加油”，这是天舟一号之旅的最大亮点。所谓“太空加油”，是指天州一号货船与天宫二号航天实验室对接后，实现在轨推进剂补给，并验证在轨推进剂补给技术。

为了在太空中成功“加油”，第一步是两个航天器的精确对接。“在轨推进剂补给主要是通过安装在对接机构上的4通道推进剂补给液路浮动断开装置实现的。这相当于‘加油管道’和‘油枪’都安装在对接机构产品上。”中国航天科工集团第八研究院空间实验室系统和载人航天器系统副总设计师张表示，对接机构虽然不直接参与空间推进剂补给任务，但为补给任务提供了平台和初始条件。为了完成这一任务，天舟一号对接机构进行了全面升级。

如果说神舟八号载人飞船的对接机构是第一代对接机构，那么天州一号货运飞船的对接机构则是第二代产品张说，要成功地为天宫二号提供推进剂，两个对接机构必须配合在一起。航天器交会对接会产生巨大的对接能量，这对对接机构的缓冲能量耗散能力提出了很高的要求。这也是空间站建设中必须突破的一项技术。为此，设计师们通过大量的技术突破解决了这个问题，并成功推出了第二代对接机制。第二代对接机构不仅不影响原捕获性能，而且实现了对接机构捕获后的大吨位能耗需求，能够很好地满足本次及后续任务的需求。

实现推进剂补充的“万能之王”和“钥匙”

推进剂可以顺利补充。推进管理器、补给管理器和KX6-3就地开关在补给阶段发挥重要作用，并满足许多功能要求。

推进管理器是推进子系统名副其实的“全能之王”。它不仅承担推进子系统推进舱的所有温度、压力和位移模拟遥测，还负责推进舱的推进控制驱动，以及以控制驱动为补充的数字遥测信息的采集、转换和编码传输。补给经理控制浮动隔离开关，以确保补给过程的紧密性。”中国航天科技股份有限公司539厂集成电子事业部主任叶剑锋表示，要实现这种多功能，必须促进经理和辅助经理的协同工作。通信总线是推进管理器的“神经”，它指导驾驶员工作。传感器和模拟采集被称为推进管理器的“眼睛”，用于了解推进子系统各部分的状态，如“寒冷(低温)”、“疾病(阀门损坏)”、“干渴(低燃料储备)”等。

KX6-3就地开关是天州1号这次发出的补给和分离指令的“钥匙”。“在灌装和分离这两个关键步骤中，就地开关有一个重要的任务。”中国航天科工集团第九研究院郑州航天公司副总经理薛说:“天州一号推进子系统浮动隔离开关的插入面和分离面的两端安装有这两个隔离开关，用于判断天州一号和天宫二号推进剂加注口的插入和密封是否具备补给条件。加注完成后，就地开关还将判断加注系统是否具备分离条件，以确保推进剂加注系统的正常分离。”

“能源基地”提供重要保障

补充推进剂需要大型液体燃料箱。燃料箱的舱体是燃料箱的核心部件，也是空间站燃料储存的“能量基础”。它可以实现“再填充和再利用”的目标，在中国尚属首次。

“这项技术的突破和掌握已经把只能运行一段时间的宇宙飞船变成了可以在太空运行很长时间的‘工作站’。”中国航天科工集团第四研究院307厂胶囊技术总经理赵岩表示，当宫二舱胶囊内的燃料排出到一定程度需要补充时，天舟货船将燃料送入太空，与天宫二号对接后，胶囊内的燃料被补充。这是为了确保空间站在太空中的长期运行。

在谈到这项技术的发展时，赵岩回忆道:“在那个时候，这项技术的参考文献很少。项目组“十年磨一剑”，摸索验证，最终掌握了胶囊开发的关键技术太空舱为空间站的运行提供持续的动力支持，也将为中国进入“空间站时代”提供重要保障。(本报记者刘小兵，本报记者见习生张文)

力争成为太空强国。

4月27日，中国航天工业又建造了一座丰碑——天舟一号和天宫二号的首次在轨助推器试验成功完成。五天之内，天舟一号和天宫二号的组合经历了29个步骤和多个阶段。许多设备和飞行控制技术经受住了考验，并成功完成了中国第一次在轨助推器试验。

从神舟系列飞船到天宫系列太空实验室，从一个人到一个人以上超过一天，我们的国家正以高昂的斗志坚定地走在成为太空强国的道路上。

虽然这条路充满了困难和荆棘，但我们在每一步都取得了坚实和稳步的进展。

中国载人航天器系统和空间实验室系统副总设计师张说:“如果把神舟八号载人飞船的对接机构称为第一代对接机构，那么把天州一号货运飞船的对接机构称为第二代产品。这是第二代飞机的首次飞行。”

航天科技集团第五研究院天舟一号的总设计师白说，天舟一号的任务被称为“结束太空实验室任务的战斗”天舟一号的成功意味着我国有能力向在轨航天器提供材料和推进剂，这是保证我国空间站未来长期载人飞行的前提。接下来，中国将着手建设空间站，并计划在2022年前完成空间站的在轨组装和建设。

这条道路是由一代又一代宇航员的汗水和忠诚铸就的。

中国航天科技第三研究院33个研究所的总设计师巢维带领团队在天舟1号上设计了应时挠性加速度计。“又一次成功！”他兴奋地说，“此时此刻，我们只有在自豪和激动的时候才能松一口气。”从巢维的角度来看，我国载人航天飞行经常被报道，这不仅取决于高新技术自主研发的突破，还取决于航天科技工作者始终以谨慎的态度对待自己的工作，如履薄冰，以及忠于自己使命的责任感:“我们如何确保我们负责任的测量任务绝对令人放心，而不生产最完美的产品！”

航天科工集团第六研究院801研究所成功完成了天州一号“太空加油”技术的重点研究项目。这项技术打破了国外技术的*，填补了中国航天领域的空白，实现了中国航天推进领域的又一次技术飞跃。“十年前，俄罗斯提出提供技术合作，但他们说，‘中国不能拿出补充技术。你的飞船必须装备我们的系统。“现在，我们用自己的实际行动来回应他们，‘我们自己的太空加油已经实现了！’“

这条路激励着所有中国孩子实现“二百年”的目标！

北京市东城区和平里第四小学副校长赵瑞霞说:“这是培养孩子民族自豪感的最好机会，也是激发孩子求知欲的科学课。作为教育者，我们必须让我们的孩子知道为什么和如何学习。这是我们义不容辞的使命。”

“天舟一号任务的成功完成对我们来说也是一种激励。我们将继续努力，做出更多原创性的科研成果。我们特别希望我们的研究成果能够尽快付诸实践，以帮助国家的发展，”西北陕西师范大学濒危药材资源开发国家工程实验室主任居杨明说。

中国空间站时代的黎明已经到来。今晚，我们仰望星空，发誓明天要努力奋斗:为中国的未来欢呼！

(本报北京4月27日电)本报记者詹远、叶乐峰、齐芳)