问天实验舱黑科技你知道吗?问天实验舱是坐着“沙发”上太空的

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问天实验舱发射任务取得圆满成功,中国空间站建造迈入新阶段。对技术创新和可靠产品的不懈追求是中国航天的永恒话题。在长征五号B运载火箭发射问天实验舱任务中,新技术和新产品、好技术和好产品层出不穷,不仅助力“问天”成功问天,待创新成果转化后,也必将带动国民经济发展。我们开设《“问天”黑科技》专栏,对部分代表性的技术和产品展开解读,看“黑科技”如何大显身手。

7月24日,由航天科技集团一院抓总研制的长征五号B遥三运载火箭将“乘客”—— 问天实验舱精准送入预定轨道。舱箭分离后,细心的小伙伴们可能会发现,在“乘客”的尾部,有两条圆形的框架,就好像实验舱坐在什么东西上,这是什么?  

运载火箭

这个东西,是一院设计人员为载人航天工程空间站建造任务特地设计的一个大“沙发”,顾名思义,坐上去软软的。靠着这个大“沙发”,“乘客”和火箭分离时更加舒适、安全。  

为什么要专门设计这么一个大“沙发”呢?   众所周知,“乘客”被火箭送到预定位置后,就要与火箭分离,也就是“到站下车”。这个“下车”可是有讲究的。  

一院产品化副主任设计师孙璟介绍,以往,我国卫星、飞船等航天器在分离时,通常采用包带分离或点式分离装置。像空间站舱段这类“乘客”具有大、高、重等特点,包带无法固定住这种庞然大物;点式分离在规模较大的应用中,可靠性会有所降低。

  为了让空间站舱段能够安全“下车”, 研制团队经过近10年的努力,研制了一项新的舱箭分离装置,既能“绑”得住大直径的空间站舱段,又能快速、可靠、无污染分离。  

很厉害吧?   但是,在做分离试验时,却发现新型分离装置对分离面的瞬间冲击高达30000G!   这是什么概念呢?

  这相当于重量1吨的汽车以每小时100千米的速度撞向墙面时所产生的冲击力,足以让车和墙瞬间都粉身碎骨。

  孙璟说,空间站舱段有许多陶瓷、光学器件,对冲击的感受尤为敏感,就像婴儿一样娇嫩。这种量级的冲击,会让“乘客”乘坐得“不舒服”,还有可能损坏较脆的零部件。  

肿么办?关键的地方来了!  

如何能既确保安全分离,又尽量将分离过程中出现的冲击环境等不利影响降到最低,让“乘客”有舒适的体验呢?   研制团队另辟蹊径,在不改变舱箭连接形式的同时,改善了舱箭之间的连接受力情况,解决了冲击问题。

  坐车嘛,肯定要有“座椅”。研制团队为空间站舱段设计了一款圆形“座椅”,并且敲定了“座椅”摆放的最优位置。该“座椅”由两条圆形隔冲框组成,内部引入了“颗粒阻尼”等新技术,让分离冲击在颗粒体的摩擦和碰撞中,迅速地耗散动能,把冲击降低了10倍左右,做到了国际最优,使“乘客”在进入太空的途中、舱箭分离的时刻,都感觉像坐在“沙发”上一样舒适!  

2021年4月29日,空间站天和核心舱就坐着这个“沙发”前往了太空。今年,问天实验舱同样享受了这项服务,由于它更高更大,设计人员还为它“定制”了更多适应性的优化设计,保障它在热环境、使用以及接口的变化。  

当然,“乘客”能有如此优质的体验,火箭也是有一部分付出的,增加的这个大“沙发”大约有100多公斤的重量。

  对于火箭来说,都是不断减轻自重,增加自己的“肌肉”,以提高运载能力。但对于长五B火箭来说,它是一个无比健壮的“大力士”,有着足够的力气,所以为了让“乘客”有更舒适的体验,配备这款“座椅”,这也是火箭对“乘客”的一份温柔吧。

来源:航天科技集团一院  文/王海露

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