原子鐘、太陽翼……探訪夢天實(shí)驗艙背后的“硬科技”

　　新華社北京11月1日電　題：原子鐘、太陽翼……探訪夢天實(shí)驗艙背后的“硬科技”

　　新華社記者宋晨、胡喆、溫競?cè)A

　　夢天實(shí)驗艙發(fā)射入軌后，于11月1日成功對接于天和核心艙前向端口。后續(xù)，將按計劃實(shí)施夢天實(shí)驗艙轉(zhuǎn)位，夢天實(shí)驗艙將與天和核心艙、問天實(shí)驗艙形成空間站“T”字基本構(gòu)型組合體。本次發(fā)射的夢天實(shí)驗艙背后有哪些“硬科技”?

　　夢天實(shí)驗艙內(nèi)安裝有空間科學(xué)研究與應(yīng)用領(lǐng)域的超冷原子物理實(shí)驗柜、高精度時頻實(shí)驗柜等7個方面的8個科學(xué)實(shí)驗柜。其中，高精度時頻實(shí)驗柜是空間站中最復(fù)雜的實(shí)驗柜。

　　中科院國家授時中心主任、高精度時頻實(shí)驗柜科學(xué)實(shí)驗系統(tǒng)指揮張首剛介紹，高精度時頻實(shí)驗系統(tǒng)通過艙內(nèi)不同特性原子鐘組合，將建成世界上在軌運(yùn)行的精度最高的空間時間頻率系統(tǒng)。該系統(tǒng)產(chǎn)生的高精度時間頻率信號，利用安置于艙外的微波和激光時間頻率傳遞載荷向地面和空間一定范圍傳遞高精度時間頻率信號。

　　作為空間站科學(xué)和技術(shù)實(shí)驗平臺之一，高精度時頻系統(tǒng)研制目標(biāo)是為相關(guān)精密測量物理提供研究平臺，為相關(guān)工程技術(shù)應(yīng)用提供高精度時頻信號。

　　據(jù)悉，該系統(tǒng)主要由地面測試評估和實(shí)驗驗證系統(tǒng)以及空間載荷部分組成。其中，空間載荷部分主要包括主動型氫原子鐘等11個子系統(tǒng)。主動型氫原子鐘是高精度時頻實(shí)驗系統(tǒng)中的核心載荷, 為空間時間頻率系統(tǒng)提供基礎(chǔ)時間頻率信號，同時為小型化的主動型氫原子鐘在衛(wèi)星平臺上的應(yīng)用打下堅實(shí)的基礎(chǔ)。

　　為了滿足系統(tǒng)對氫鐘體積重量的要求，中國航天科工集團(tuán)二院203所氫鐘團(tuán)隊對整機(jī)進(jìn)行了全面優(yōu)化改進(jìn)，一系列技術(shù)問題迎刃而解。

　　“我們會留個預(yù)計量，在預(yù)計的時間內(nèi)，觀測指標(biāo)的狀況。”中國航天科工集團(tuán)二院203所設(shè)計師鐵中說，這期間，大家滿腦子都是鐘，不停調(diào)試、測試，整個過程循環(huán)往復(fù)。大家都憋著一股勁，一定要啃下這塊“硬骨頭”。

　　此外，中國空間站上搭載的天文、地理、生物、醫(yī)學(xué)等各類科學(xué)儀器將陸續(xù)工作，航天員的日常生活也離不開能源，傳統(tǒng)的剛性、半剛性太陽電池翼因其體積、重量、功率等因素限制無法滿足需求，而柔性翼體積小、展開面積大、功率重量比高，收攏后厚度只有18厘米，與一部手機(jī)長度相當(dāng)，僅為剛性太陽翼的八分之一。

　　值得注意的是，作為一種全新的太陽電池翼，柔性翼具有的系統(tǒng)組成、展開原理、技術(shù)難點(diǎn)等特點(diǎn)，與傳統(tǒng)剛性、半剛性太陽翼大相徑庭。

　　傳統(tǒng)剛性、半剛性太陽翼都是一次展開，而大型柔性太陽電池翼則在全世界范圍內(nèi)首創(chuàng)“二次展開”技術(shù)，這是為了確保交會對接這一關(guān)鍵動作的絕對安全。

　　以夢天實(shí)驗艙的太陽電池翼為例，交會對接過程中，如果太陽電池翼完全展開，就如同兩只手各持一面巨大的帆。即便是微小的抖動，都會導(dǎo)致實(shí)驗艙的速度、相對位置和飛行姿態(tài)的控制精度嚴(yán)重下降，控制難度指數(shù)級增加。

　　為此，中國航天科技集團(tuán)八院設(shè)計團(tuán)隊突破了“二次展開”的關(guān)鍵技術(shù)，在夢天實(shí)驗艙發(fā)射后的獨(dú)立飛行階段，柔性太陽電池翼先展開了一部分電池板以滿足實(shí)驗艙能量需求，降低飛行控制難度，圓滿完成交會對接。對接完成后，再全面展開，建立完整的能源系統(tǒng)。