神舟十三号与天和核心舱对接效果图 视觉中国供图
8月初,由陈冬、陈中瑞、王杰三名航天员组成的神二十乘组,进行了多领域的科学实验。这三名航天员的工作场景在中国空间站——那个距离我们约400公里太空中的三室两厅温馨之家。
空间站的控制中心是核心舱,在它的前后端一共布设了5套对接机构,用于支持来访飞行器的对接和停泊。
飞行器如何实现对接
对接机构长什么样子呢?它是由主动对接机构和被动对接机构两部分组成。飞船一端安装的是主动对接机构,上面有3个像小花瓣一样的导向板,每个导向板上有2个锁舌、1套缓冲装置和12把对接锁以及双道密封圈。而空间站的一端,安装的则是结构相对简单的被动对接机构,在太空中静静等候飞船的到来。
那这两个飞行器是怎么对接的?飞船和空间站对接之前,无法保证完完全全在同一条轴线上。这时,导向板就发挥作用了,它如同两只岔开手指的手相互插合,让飞船和空间站越接近,越对正。在插合的过程中,飞船上的锁舌受挤压缩进锁腔,滑过空间站上的卡板器后快速弹出,像家里的门锁一样“咔嗒”一声,就完成了第一个捕获动作,实现飞船和空间站的柔性连接。
要知道,近10吨的飞船去追近100吨的空间站,撞击能量是巨大的,如果不采取措施,后果将不堪设想。怎么办呢?飞船有缓冲装置,它类似汽车的减震系统,通过多种弹簧阻尼装置和摩擦制动装置,可以在几秒钟之内将撞击能量消耗掉,实现低冲击捕获、高效率缓冲,让航天员几乎感受不到撞击力。
接下来,飞船上的对接环主动回缩,与空间站逐渐靠近,12把对接锁通过钢丝绳的带动同时完成上锁,密封圈在锁紧力的作用下被压缩,实现飞船与空间站的密封。此刻,两个飞行器紧紧相连,这场浪漫的“太空之吻”才算真正完成,航天员也就可以打开舱门入住太空家园了。
我国为第三个独立掌握对接技术的国家
对接是人类航天活动的一项核心技术。没有它,就无法实现空间站“搭积木”式的在轨组装建造、太空送快递和航天员的定期轮换。而这样的核心技术,已经牢牢掌握在我们中国人自己的手中。经过16年的艰苦攻关,上千次的地面试验,直到2011年,神舟八号和天宫一号首次成功对接,我国成为继美俄之后第三个独立掌握对接技术的国家。
时至今日,中国空间站不仅完成了基本构型在轨组装,还实现产品全部国产化、原材料全部国产化、关键核心元器件100%自主可控。世界最快空间交会对接纪录、舱外机械臂、柔性太阳翼……一项项创新成果闪耀太空。
多年的努力终让中国空间站闪耀苍穹,但太空探索的脚步永无止境。后续,中国的对接机构产品将应用在火星探测、载人登月等国家重大工程,将为太空探索作出新的更大贡献。
(作者:中国航天科技集团上海航天技术研究院工程师 尹斯文)