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4月20日19点40分,天宫一号发射圆满乐成 !
媒体已经披露:“天舟一号”升空后,不但 要为天宫二号送货 ,还将举行 推进剂在轨补加试验——也就是,“太空加油站 ”!
据相识 ,如今 天下 上可以或许 完全把握 空间站推进剂补加技能 的只有俄罗斯 ,美国、欧空局和日本只是开展了原理验证试验,尚未建成实用性体系 。这意味着,在这个范畴 ,中国会直超美国 。
本日 ,咱们聊聊“太空加油”。
一、为何必要 太空加油?
各人 都知道,汽车开到半路上没油了,前不着村后不着店 ,最好的办法就是请人从附近加油站搞一桶油来济急 。
航天器在轨运行期间,也必要 斲丧 推进剂来维持轨道和姿态,一旦携带的推进剂斲丧 完毕 ,也就意味着航天器寿命的闭幕 ,而此时,航天器上的其他元器件很大概 仍旧 齐备 。
加拿大一家航天机构估算:2020年前全天下 将有100颗地球同步轨道通讯 卫星因燃料耗尽而失效 ,重新发射更换 卫星,将耗费 高出 300亿美元。假如 可以或许 通过推进剂在轨补加体系 为这些卫星增补 燃料,无疑可以节流 巨额资金。
据测算 ,一颗地球同步轨道卫星补加60公斤推进剂,就可以或许 延伸 卫星寿命1年;而空间站由于运行高度较低 、体型较大,调解 轨道和姿态所需推进剂更多,对“太空加油站”的需求也更大 。
客岁 6月 ,长征七号火箭在海南文昌初次 发射,其搭载的浩繁 载荷中就包罗 国防科技大学研制的一颗“天源一号 ”卫星,这颗卫星集成了我国首个卫星在轨加注试验体系 。
卫星上天后 ,乐成 开展了微重力条件卑鄙 体管理与加注、高精度推进剂丈量 等9项试验,获取了3种贮箱加注过程视频,加注过程稳固 ,丈量 与控制精度高,实测结果 满意 计划 指标要求,相干 数据表明 ,中国初次 卫星在轨加注试验取得乐成 。
将于本日 发射的天舟一号货运飞船,将与天宫二号空间实行 室举行 交会对接,并开展推进剂在轨补加关键技能 验证 。
试验乐成 后 ,将中国成为天下 上第二个把握 空间推进剂补加核心 技能 的国家。
二、太空加油怎样 实现?
“太空加油”技能 重要 有两大流派:
一种以俄罗斯为代表,重要 应用于空间站。将复杂的推进剂补加体系 设置 在空间站上,担当 货运飞船长期 、例行 、多次补加,货运飞船这一方则体系 简单 、本钱 也较低。
一种以美国为代表 ,推进剂补加体系 设置 在服务飞行器上,重要 用于卫星在轨加注延寿和救济 维护 。同“天源一号”卫星一样,美国也曾多次举行 卫星在轨加注原理验证试验。
早在1978年 ,前苏联就通过进步号无人货运飞船向礼炮号空间站举行 了最早的在轨加注。
飞船与空间站对接完成后,加注管路主动 毗连 并举行 管道密封性查抄 。空间站一侧通过压缩机把被补加贮箱气压低落 ,飞船上的加注体系 利用 高压氮气向加注贮箱增压 ,将推进剂运送 到空间站贮箱内。
这种加注方式也被称为“压缩机法 ”。俄罗斯进步号飞船向国际空间站提供燃料补给就采取 这种方式 。
美国在推进剂在轨补给技能 范畴 举行 了大量研究,开展了“轨道快车”等一系列加注模式验证试验,重要 采取 “泵送法”实行 卫星在轨加注 ,在加注前将两侧贮箱气腔连通,待压力均衡 后,用泵将推进剂从加注贮箱泵送到被加注贮箱。
专家分析称 ,泵送法可以或许 克制 推进剂斲丧 ,在体系 重量、体系 功耗等方面具有较大上风 ;压缩机法重量和能耗大,很难用于卫星推进剂在轨补加。
媒体对航天专家的采访表明阐明 ,中国天舟一号采取 的补加技能 应该是“压缩机法” 。
专家称 ,“颠末 多年艰巨 探索 和试验研究,空间实行 室推进剂在轨补加体系 关键单机——空间压气机和液路浮动断接器相继实现了突破,将使中国成为天下 上第二个把握 空间补加核心 技能 的国家。 ”
三 、太空加油与空中加油 ,哪个更难?
空中加油技能 是在飞行中通过加油机向其他飞机或直升机增补 燃料的技能 。上世纪30年代,英国起首 将空中加油技能 用于跨大西洋贸易 航空飞行 。二战竣事 后,空中加油在军事上的运用越来越广泛 ,被用作向迢遥 地区 摆设 轰炸机、运输机、战斗机的重要 本领 。
空中加油系同一 般分软管—锥管式(简称软式)及伸缩管式(简称硬式)两大类。
据先容 ,软式加油体系 的长处 是:加油吊舱为独立装置,平凡 飞机改装成加油机比力 方便 ,取下吊舱仍可实行 原型飞机的作战任务 ;该体系 可以不设专门的加油员;可以同时给2~3架飞机加油;可以给直升机加油。缺点是:加油率低于硬式加油体系 ;要求受油机飞行员把握 超麋集 编队技能 及对接技能 ;气流不稳固 时难以举行 空中加油 。
硬式加油体系 的长处 是:加油率高,一样平常 可以到达 4000升/分钟;可以给大型飞机加油;对受油机机动性要求不高。缺点是:要设专门的加油员;每次只能给一架飞机加油;不能给直升机加油。
本文在此不对空中加油体系 做过多先容 ,只是简单 对比一下空中加油与太空加油的工作过程:
第一 ,空中加油时,飞机由飞行员利用 靠近,然后采取 软管或硬管对担当 油机加油口;太空加油时,飞行器由电脑控制举行 近间隔 交会 ,然后举行 主动 大概 手动对接 。
第二,空中加油时,只要景象 条件答应 ,飞机交会可以短时间内多次重复举行 ;太空加油时,要根据事先选定的时间窗口,要确保航天器位于正确 的测控弧段之内。
第三 ,空中加油时,只要控制两个飞机的速率 ,举行 靠近 大概 阔别 即可;太空加油时 ,飞行器速率 的变革 ,会导致飞行轨道高低的变革 ,要综合思量 高度和速率 两个因素。
第四 ,空中加油时,一样平常 不消 思量 两个飞机的相位关系,加油管路可以消除两者之间的角度差;太空加油时,两个飞行器完成交会后还要确保相位同等 ,以免对接后造成不须要 的转动……
说了这么多,但我们并不能就此以为 太空加油就比空中加油难度大,这毕竟 是两个差别 有赛场 ,正如同 不能拿国乒跟国足比球技一样 。
上世纪80年代,中国就动手 开展空中加油体系 研制,1994年末 ,第一代加油机工程通过计划 定型。加油机由国产轰6中型轰炸机改装,通过空中加油,可使歼8II 型战斗机作战半径到达 1200公里以上 ,可以或许 有效 覆盖南海大部分 海疆 ,根本 到达 了研制目标 。
受限于航空发动机 、大飞机研制等瓶颈短板,20多年来 ,我国的空中加油机不停 在轰6底子 上改来改去,始终未有大的转机 。乃至 有媒体报道称,中国不停 盼望 购买伊尔-78来增补 并终极 代替 现有的20多架轰油-6。
中国这些年有钱了,别说是几架伊尔-78M、几艘航母 ,就算国际空间站,咱们也买得起。但是,关键技能 永久 买不来!大国尊严永久 买不来!
在航天范畴 ,中国始终与美、俄咬得很紧,从年度发射次数上看,中美两国已经并驾齐驱;而原先的老大帝国俄罗斯则渐露疲态 。中国从“跟跑并跑”向“并跑领跑”的嬗变。这就是弯道超车。
“太空加油 ” ,加油中国。记取 这个日了吧:2017年4月20日 。
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