问天实验舱坐着“沙发”上太空

研制中的长征五号B遥三运载火箭部分舱段 中国运载火箭技术研究院供图

7月24日,由中国运载火箭技术研究院(中国航天科技集团有限公司所属,以下简称“火箭院”)抓总研制的长征五号B遥三运载火箭,将问天实验舱精准送入预定轨道,中国空间站即将迎来首个实验舱。

空间站舱段被火箭运送到预定位置后,就要实现舱箭分离。此次问天实验舱的“到站下车”颇有讲究,它像坐“沙发”般安全、平稳地实现了与火箭的分离。

火箭院产品化副主任设计师孙璟介绍,以往我国卫星、飞船等航天器在与火箭分离时,通常采用包带分离或点式分离装置。“像空间站舱段这类具有大、高、重等特点的庞然大物,使用包带难以固定;而点式分离在规模较大的应用中,可靠性又会有所降低。”

为了让空间站舱段能够安全“下车”,火箭院研制团队经过近10年的努力研制出新型舱箭分离装置,既能固定住大直径的空间站舱段,又能快速、可靠、无污染地实现舱箭分离。

然而在做分离试验时,研制团队发现,新型分离装置对分离面的瞬间冲击力,相当于质量为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。这种量级的冲击对于有许多陶瓷、光学器件的空间站舱段而言,无疑存在肢解分离的风险,还有可能损坏较脆的零部件。

如何既确保安全分离,又能将分离过程中出现的冲击等不利影响降到最低?研制团队另辟蹊径,不改变舱箭的连接形式,而是改善舱箭间的连接受力情况——于是,问天实验舱搭乘的这款圆形“座椅”诞生了。

该款“座椅”由两条圆形隔冲框组成,内部引入“颗粒阻尼”等新技术。在颗粒体的摩擦和碰撞中,分离冲击产生的动能迅速地耗散,降低10倍左右,使得空间站舱段在进入太空中和舱箭分离时,就像坐在“沙发”上一样舒适、安全。

2021年4月29日,空间站天和核心舱坐着“沙发”前往太空。如今,问天实验舱再次享受这项服务——只是,由于它更高、更大,研制团队进行了多项优化设计,保障它能够适应热环境等各种变化。

当然,为了让问天实验舱拥有更好的“乘坐”体验,火箭也“付出”了不少。据悉,新增加的大“沙发”有100多公斤。“一般而言,火箭需要不断减轻自重以提高运载能力。因此,能够为问天实验舱配备专属‘座椅’,离不开长征五号B遥三运载火箭的强大运载能力。”孙璟指出。(光明日报全媒体记者张蕾 通讯员肖敏淇)

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