维修像插拔U盘一样便捷 揭秘天宫二号三大杀手锏

9月15日晚22时许，在长征火箭的托举下，天宫二号来到了广袤苍凉的太空，接替它的“大姐”――天宫一号，开始守望神州大地。这次天宫二号不仅是航天员的“太空家园”，还作为我国第一个完全意义上的空间实验室，肩负着许多航天新技术、新产品的验证工作，那么它究竟有哪些可圈可点之处？记者采访天宫二号的抓总研制单位航天科技集团第五研究院(以下称五院)相关专家进行盘点

9月15日晚22时许，在长征火箭的托举下，天宫二号来到了广袤苍凉的太空，接替它的“大姐”――天宫一号，开始守望神州大地。

这次天宫二号不仅是航天员的“太空家园”，还作为我国第一个完全意义上的空间实验室，肩负着许多航天新技术、新产品的验证工作，那么它究竟有哪些可圈可点之处？记者采访天宫二号的抓总研制单位航天科技集团第五研究院(以下称五院)相关专家进行盘点。

维修像插拔U盘一样便捷

便捷维修，是天宫二号的一大杀手锏。科幻电影里，当一套大型设备发生故障时，科研人员可以像插拔U盘一样，快捷地拔下损害的部件，插上一个新部件，然后，设备恢复正常运转。

如今，这样的场景将在天宫二号上真实上演。

根据五院天宫二号总设计师朱枞鹏的介绍，五院科研人员通过合并同类项的理念，对天宫二号的供配电、热控、数据管理等系统实现了高度集成化模块设计，打造出了可快速更换的模块单元。

拿智能配电单元来说，五院的科研人员就满足了产品长寿命、高可靠、操作方便等要求，在我国航天器上首次采用了“插拔式”的结构设计，在地面的模拟试验中，科研人员只需用几分钟就能完成一次维修更换。

这就是由该院529厂研制的配电“管家”。众所周知，航天器电源系统的可靠性及安全性，一直是航天器系统重点关注的问题之一，而传统的航天器电源系统核心部件“开关”，往往采用机械触点的继电器开关，一旦机械触点“开关”发生故障，将对航天器的性能及可靠性产生重大影响。

在普通民众住宅的墙上，都会有一个不起眼的电源控制箱，当家里某个电器发生短路时，里面的开关就会自动跳闸进行保护。电源控制箱的一个主要功能就是供电开关，而天宫二号的配电“管家”不仅能够像普通的供电开关那样供上电，还能在故障时切断电，在故障修好后又自动能恢复供电。

当然，在试验室里，科研人员可以只用几分钟就能完成一次维修更换，但上了天，一切可能会显得不一样。为了确保航天员在太空环境能够熟练地操作，这些科研人员还通过多次模拟试验，编制出一份量化到步、图文并茂的操作手册，为宇航员开展在轨维修试验提供“看得见”的方便。

“固若金汤”：做漏气缓慢的篮球

天宫二号是一个外部真空、内部有1个大气压的结构。要评价它的安全性，其中一个重要指标就在于，在未来两年的在轨飞行过程中，“漏气量要非常小”。就如同再好的篮球早晚也会漏气，只是，好的产品和设计可以让漏气非常缓慢。

根据五院总体部专家的说法，天宫二号的结构，从整体上来看是一个金属制成的结构，但由于其内部包括观察舷窗、开关舱门等容易漏气的部件，“密封”成了一个必须要解决的问题。

这其中最为关键的是密封圈，一般的密封圈都存在老化问题，更何况太空中温度变化更加激烈。五院总体部的科研人员就从配方开始研究，再到密封圈的结构形式，密封结构设计等等。最终，他们打赢了这一仗，这也让天宫一号在轨两年的安全运行，成为结构设计一张闪亮的“名片”。

不过，结构设计人员并未就此停止脚步――这个“太空实验室”自身安全还不够，空间碎片、太空垃圾随时都可能是威胁。有没有可能在空间碎片撞击大开间的时候，及时发现感知并定位其所在的位置？

灵感最终出自人类自己――人类本身就是很好的感知系统，通过神经系统来及时发现外部刺激。这些科研人员开始考虑：在传统结构上能否增加一套神经系统，来实现对撞击的感知。

据五院总体部专家透露，这套“神经系统”，将有望在不远的未来得以应用，扩展结构功能，实现更为安全的太空居室。

只携半箱“油”升空，边飞边“加油”

根据朱枞鹏的说法，天宫二号担负着验证未来我国空间站技术的重任，因此，在轨道设计上，天宫二号选择了距离地球393公里的轨道，这也是未来我国空间站运行的轨道高度。

相比之前载人航天任务的轨道，这个轨道足足高出了50公里。不过，天宫二号和神舟十一号未来要组成的“太空之家”，仍属于低轨道航天器，它运行在距离地球400公里不到的太空，这一位置，仍会有稀薄的大气。

根据专家的说法，受大气阻力影响，航天器运行速度会不断下降，并导致轨道高度不断下降，为了维持相对稳定的轨道高度，需要航天器不断消耗所携带的推进剂。

于是，天宫一号发射前，“油箱”会加得满满的。其携带的推进剂足有一吨多。不过，如今的天宫二号，却只加了半箱“油”。这要多亏了科研人员所研制的在轨补加系统，它可以实现天宫二号在太空边飞行边“加油”，这将极大地提高它的在轨运行时间。

朱枞鹏说，天宫二号没有了“粮草不足”的后顾之忧，节省的重量还可以携带更多的载荷产品和航天员的生活物资。

事实上，用“研制不止、试验检验不停”来形容“太空之家”的诞生并不为过――在天宫二号和神舟十一号研制过程中，五院科研人员考虑到“太空之家”中长期在轨、在轨加注等任务的特点，专门推出了连续100小时模拟飞行试验、航天员中期驻留地面1：1试验等各种试验，在整船累计电测时间上，更是突破了1500小时，刷新了天宫一号创造的纪录。

箭指苍穹、探索宇宙的征途上从来都不会一帆风顺，总是遍布荆棘和坎坷，甚至会遭遇失败。俄罗斯联盟号、美国挑战者号都是惨痛的教训。

五院党委书记赵小津也表示，尽管该院实施载人航天任务至今保持着100%的全胜战绩，可他们始终以“如履薄冰”的态度对待每次新任务，以“首飞、首战”的标准和行动来高标准、严要求开展各项工作，以打造让自己、让航天员、让祖国和人民放心的航天器。