天宫二号部分设备产品“延寿”工作详解

文章来源:中国航天报 发布时间:2016-09-16

作为一个全新的空间飞行器,天宫二号空间实验室的诞生有着一段特殊的历程。与一般的新型号不同,它直接跨越了初样阶段,从正样研制开始起步。

“我国最初研制生产天宫一号目标飞行器时,同时生产了一个备份器。随着天宫一号任务的圆满成功,备份器解除了原有的使命。为了降低研制成本、加快研制进度,我们决定在这个备份器的基础上研制生产天宫二号空间实验室。因此,天宫二号继承了天宫一号备份器的诸多设备产品。”天宫二号总设计师朱枞鹏说。

天宫一号备份器在2011年就已经伫立在北京航天城的总装大厅里,至今已存放五年之久。器上的零部件是否还能可靠应用、性能是否还稳定,这是首先摆在研制团队面前的难题。

“设备产品就跟人一样,也有寿命,时间长了就会受损。载人航天人命关天,研制团队必须保证天宫二号所有的设备产品万无一失。解决这个矛盾的关键就是延寿工作,即延长设备产品的寿命。”天宫二号系统总体主任设计师柏林厚说。

要延寿,首先要定位影响每一台设备寿命的“敏感元素”,通过识别和克服这些因素,达到为设备延寿的目的。为此,研制团队对天宫二号上近300台设备进行了“寿命影响因素”分析,通过分门别类地做试验、做调研,制定具有针对性的延寿方案,为每一台设备进行延寿。

控制力矩陀螺是控制航天器在轨姿态的重要设备,也是天宫二号沿用天宫一号备份器的重要设备之一。柏林厚以它为例对延寿工作进行了讲解:“在调研过程中,我们发现控制力矩陀螺中存在着特别怕湿的化学成分,因此确定了湿气是影响其寿命的敏感因素。所以我们对它进行了密封保存,通过隔绝空气来为其延寿。”

有的设备需要进行大量的验证试验,来判断其性能是否满足上天要求。太阳电池翼是天宫二号继承的重要设备,早在2010年前后便完成生产。该设备中的玻璃纤维网、太阳电池模块以及为固定部件使用的胶都有一定寿命。为了验证设备性能,需要开展破坏性试验,测试固定钉、胶、玻璃纤维网的强度。

可是破坏性试验怎能直接在正样产品上开展。“这个时候太阳电池翼最初生产时的随炉试件派上了用场。研制团队对这些随炉试件进行了大量破坏性试验。结果表明,产品的可靠性完全能够确保天宫二号在轨正常运行。”天宫二号副总设计师庄越说。

在大量验证试验结束之后,研制团队将驱动机构、太阳电池翼、对接机构组件等产品装进了充满氮气的包装箱,用以防潮、防老化,并且每天监测包装箱的压力数据,确保箱内氮气充足。

对于验证结果不符合要求的产品或者通过评估无法延寿的产品,比如资源舱的数百个密封圈、电池翼上的展开锁定机构等,研制团队果断选择了再投产,确保天宫二号不带一丝问题上天。

虽然天宫二号身上还留有天宫一号备份器的痕迹,但经过全新设计的天宫二号已经不再是“备份”,而是作为我国第一个真正意义上的空间实验室展现在世人面前。(魏京华 郭倩 黄煜瑜 胡芳芳)