隨著長征七號遙四火箭9月20日下午成功將天舟三號預(yù)定軌道，中國空間站的第二位“快遞小哥”天舟三號開始了派件旅程。
就如同一座工廠、一棟樓宇，甚至一個(gè)家庭的運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)刻離不開電一樣，天舟貨運(yùn)飛船也是如此。
剛剛出征空間站的“快遞小哥”天舟三號的能源供給怎樣高可靠保障?中國航天科技集團(tuán)上海航天技術(shù)研究院811所為這位“快遞小哥”提供了充足的能量。
能源保障的背后有怎樣的故事?就此，記者采訪了811所相關(guān)專家，揭開背后的秘密。
在整個(gè)空間站系統(tǒng)的運(yùn)行過程中，貨運(yùn)飛船在能源供給方面發(fā)揮著重要的作用。除了給自身運(yùn)轉(zhuǎn)提供所需的電源外，天舟三號可以實(shí)現(xiàn)與核心艙的雙向供電，關(guān)鍵時(shí)刻為核心艙提供1000瓦左右的電力。另一方面，可為采用低壓電源系統(tǒng)的神舟飛船供電，和諧靈活，合理調(diào)配，確保整個(gè)空間站的正常運(yùn)行。
而核心艙給貨運(yùn)飛船供電，主要是考慮到貨運(yùn)飛船安裝在核心艙的尾部，且貨運(yùn)飛船太陽電池翼體積較小，容易受到空間站其他組合體的遮擋。當(dāng)然，接受來自核心艙2000瓦的電力“饋贈”，貨運(yùn)飛船自身需要經(jīng)歷一個(gè)高壓并網(wǎng)適應(yīng)的過程。
為了驗(yàn)證天舟三號電源分系統(tǒng)在空間站組合體并網(wǎng)供電模式下的適應(yīng)性和可靠性。811所研制人員策劃了多項(xiàng)在軌并網(wǎng)供電試驗(yàn)，開展了包括三艙聯(lián)試、五艙聯(lián)試等各個(gè)層級的地面并網(wǎng)供電專項(xiàng)試驗(yàn)。抱著不放過每一根電纜、不放過每一個(gè)參數(shù)的態(tài)度，從艙上設(shè)備狀態(tài)、軟件狀態(tài)、測試文件、地面設(shè)備、測試流程等多個(gè)層面進(jìn)行了多次確認(rèn)。
同時(shí)，研制人員開展了提高可靠性的優(yōu)化設(shè)計(jì)更改，811所貨運(yùn)飛船電源分系統(tǒng)主任設(shè)計(jì)師王振緒說，“貨運(yùn)飛船共有6個(gè)鋰離子蓄電池模塊，組成3個(gè)機(jī)組，每個(gè)機(jī)組里面安裝了模塊電壓采集電路。通過對貨運(yùn)飛船電源分系統(tǒng)進(jìn)行了再設(shè)計(jì)分析，發(fā)現(xiàn)如果在軌運(yùn)行一年，會損失1安時(shí)的電池容量。盡管這樣的差異不會影響貨運(yùn)飛船的正常運(yùn)行，但經(jīng)過多次確認(rèn)后，我們?nèi)∠嗽撃K電壓采集電路，減小了電池容量損失，提高了充電判斷的可靠性。”
隨著今年中國空間站在軌組建任務(wù)正式開啟，中國載人航天也進(jìn)入了批量化生產(chǎn)、高密度發(fā)射時(shí)代。
從上半年的天舟二號，到下半年的天舟三號，以及后續(xù)待發(fā)的一系列貨運(yùn)飛船，如何確保批產(chǎn)狀態(tài)下的高可靠性，怎樣在高密度發(fā)射下有條不紊地開展一系列工作，都是亟需解決的問題。
王振緒說，從天舟三號開始，他們開始執(zhí)行“在線產(chǎn)保”方案，將一些過程和控制節(jié)點(diǎn)前移，重點(diǎn)加強(qiáng)過程質(zhì)量控制。按照9張表、22條產(chǎn)保要素，逐條查看在設(shè)計(jì)文件和工藝文件中的落實(shí)情況，確保每一條要求在文件中都有量化或可執(zhí)行的依據(jù)。同時(shí)，嚴(yán)控產(chǎn)品生產(chǎn)過程中的工藝狀態(tài)，并參考天舟一號、天舟二號的在軌飛行測試數(shù)據(jù)范圍，開展成功數(shù)據(jù)包絡(luò)線分析，以究根究底的態(tài)度確保產(chǎn)品質(zhì)量滿足要求。
高密度發(fā)射情況下，如何保證每年多艘船的滾動生產(chǎn)測試、發(fā)射場試驗(yàn)、飛行控制正常健康運(yùn)轉(zhuǎn)，也是一大考驗(yàn)。
科研人員在保證測試覆蓋的情況下，盡量優(yōu)化研制流程、測試流程及發(fā)射場流程。譬如，天舟三號取消了在北京開展的太陽電池翼與艙體的大型對接試驗(yàn)，將這個(gè)前后耗時(shí)近10天的大型試驗(yàn)的驗(yàn)證環(huán)節(jié)、驗(yàn)證目的進(jìn)行分解，取而代之的是靈活機(jī)動的太陽電池翼部組件級試驗(yàn)。這樣做的優(yōu)勢在于有些組件級試驗(yàn)可在上海直接開展。
同時(shí)優(yōu)化的，還有電源分系統(tǒng)分流調(diào)節(jié)器的測試項(xiàng)目流程，讓測試時(shí)間從原先的5天縮減為1天。另外，對滿足一致環(huán)境試驗(yàn)條件的天舟三號控制單機(jī)產(chǎn)品進(jìn)行了統(tǒng)籌規(guī)劃，“統(tǒng)一控制，統(tǒng)一管理，流程優(yōu)化后，一人可以負(fù)責(zé)多臺產(chǎn)品，而原先需要一人或多人負(fù)責(zé)一臺產(chǎn)品”，811所天舟三號電源分系統(tǒng)副主任設(shè)計(jì)師朱超說道。
