效率高、也要传得快
我们日常生活中的用电,是通过发电厂庞大的电网系统输送到千家万户,而在太阳系中,太阳就是一个天然的“大型发电厂”。但如何将大型柔性翼产生的数万瓦级电能传输到空间站内,搭建起一条稳定高效的“能源生命线”,让空间站真正实现“用电无忧”?
通常来说,大部分航天器都采用传统的滑环导电传输方式,简单来说,滑环就是用于连通、传输能源的“旋转关节”,但因这种方式存在滑动磨损,因此一般适用于千瓦级传输功率的航天器;而空间站的功率传输需求是普通航天器的20多倍,设计寿命要求高,面对滑动摩损产生的巨大电能消耗,空间站表示“零容忍”!为此,研制团队首创了超大功率和超长寿命的滚环电传输机构,实现了国内首次以滚动替代滑动接触方式的大功率传输。为了验证滚环的高可靠、高效率、长寿命,研制团队在地面进行了20万圈的加速寿命试验考核,相当于等效在轨工作34年,以100%的产品可靠性确保空间站能源通路的高效畅通。
对得准、也得控得稳
空间站在轨飞行过程中,如何保持太阳翼时刻对准太阳?对日定向装置“肚子”里装有能实时采集太阳转动角度信息的旋转变压器,在接收到姿态控制系统下达的运动模式要求后,对日定向装置可以通过开展自主运动规划,精准调整自身状态,从而让太阳翼像“向日葵”一样实现稳定对日。
“除了对得准,更难的是如何将这么大、这么软的太阳翼控制平稳。”这是研制团队在设计时共同的考量和担心。太阳翼有效发电总面积约220平米,整翼长55米,但却只有打印纸这么软,任何的轻微振动都能让它晃晃悠悠摆动。如果太阳翼转动不平稳,将导致空间站姿态控制出现困难。因此,“大柔性高稳定伺服控制系统”应运而生,这套为对日定向装置量身打造的控制方案,让太阳翼能够“长袖善舞”,实现对太阳的稳定跟踪控制。
更厉害的是,当太阳电池翼受到外界干扰而导致抖动时,对日定向装置的控制系统能非常灵敏地察觉,并进行“快速安抚”,就像“太极推手”一样化有形于无形,在不到30秒的时间内,就能将太阳翼弹性振动能量及时耗散,给空间站“稳稳的幸福”。
高可靠、也得箍得牢
问天实验舱此次搭乘的“运载专列”,是为空间站建造量身定制的长征五号B运载火箭。它以其安全、精准、可靠,竭诚为空间站“大客户”提供优享服务。但在火箭的飞行阶段,问天实验舱还是不可避免地会承受很大的上升段载荷,特别是对日定向装置安装在实验舱最末端的资源舱上,进入火箭整流罩后处于最顶端,受到首当其冲的巨大压力。“道路千万条,安全第一条。”为了避免火箭发射阶段让对日定向装置的“小心脏”不堪重负,设计团队采用了一种新型W型包带,也就是给对日定向装置系上了多重保护的“安全带”,让它在飞行过程中更安心。在实验舱顺利入轨后,“安全带”收到指令、释放解除,从而让对日定向装置自由地驱动起它的小马达,开启它的逐日旅程。