原子钟、太阳翼……探访梦天实验舱背后的“硬科技”
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发布于：2024-01-17
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- 梦天实验舱发射入轨后，于11月1日成功对接于天和核心舱前向端口。后续，将按计划实施梦天实验舱转位，梦天实验舱将与天和核心舱、问天实验舱形成空间站“T”字基本构型组合体。本次发射的梦天实验舱背后有哪些“硬科技”？
- 梦天实验舱内安装有空间科学研究与应用领域的超冷原子物理实验柜、高精度时频实验柜等7个方面的8个科学实验柜。其中，高精度时频实验柜是空间站中最复杂的实验柜。
- 中科院国家授时中心主任、高精度时频实验柜科学实验系统指挥张首刚介绍，高精度时频实验系统通过舱内不同特性原子钟组合，将建成世界上在轨运行的精度最高的空间时间频率系统。该系统产生的高精度时间频率信号，利用安置于舱外的微波和激光时间频率传递载荷向地面和空间一定范围传递高精度时间频率信号。
- 作为空间站科学和技术实验平台之一，高精度时频系统研制目标是为相关精密测量物理提供研究平台，为相关工程技术应用提供高精度时频信号。
- 据悉，该系统主要由地面测试评估和实验验证系统以及空间载荷部分组成。其中，空间载荷部分主要包括主动型氢原子钟等11个子系统。主动型氢原子钟是高精度时频实验系统中的核心载荷, 为空间时间频率系统提供基础时间频率信号，同时为小型化的主动型氢原子钟在卫星平台上的应用打下坚实的基础。
- 为了满足系统对氢钟体积重量的要求，中国航天科工集团二院203所氢钟团队对整机进行了全面优化改进，一系列技术问题迎刃而解。
- “我们会留个预计量，在预计的时间内，观测指标的状况。”中国航天科工集团二院203所设计师铁中说，这期间，大家满脑子都是钟，不停调试、测试，整个过程循环往复。大家都憋着一股劲，一定要啃下这块“硬骨头”。
- 此外，中国空间站上搭载的天文、地理、生物、医学等各类科学仪器将陆续工作，航天员的日常生活也离不开能源，传统的刚性、半刚性太阳电池翼因其体积、重量、功率等因素限制无法满足需求，而柔性翼体积小、展开面积大、功率重量比高，收拢后厚度只有18厘米，与一部手机长度相当，仅为刚性太阳翼的八分之一。
- 值得注意的是，作为一种全新的太阳电池翼，柔性翼具有的系统组成、展开原理、技术难点等特点，与传统刚性、半刚性太阳翼大相径庭。
- 传统刚性、半刚性太阳翼都是一次展开，而大型柔性太阳电池翼则在全世界范围内首创“二次展开”技术，这是为了确保交会对接这一关键动作的绝对安全。
- 以梦天实验舱的太阳电池翼为例，交会对接过程中，如果太阳电池翼完全展开，就如同两只手各持一面巨大的帆。即便是微小的抖动，都会导致实验舱的速度、相对位置和飞行姿态的控制精度严重下降，控制难度指数级增加。
- 为此，中国航天科技集团八院设计团队突破了“二次展开”的关键技术，在梦天实验舱发射后的独立飞行阶段，柔性太阳电池翼先展开了一部分电池板以满足实验舱能量需求，降低飞行控制难度，圆满完成交会对接。对接完成后，再全面展开，建立完整的能源系统。
