中新網(wǎng)北京9月17日電 (鄭世貴 范晶巖)中國(guó)空間站在軌安全運(yùn)行以來(lái)，經(jīng)受住了惡劣空間環(huán)境的考驗(yàn)，保障了航天員在軌生命安全，這些都離不開(kāi)航天科技集團(tuán)五院總體設(shè)計(jì)部空間碎片防護(hù)設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)為中國(guó)空間站打造的“固若金湯的防護(hù)鎧甲”，為空間站長(zhǎng)期在軌安全運(yùn)行提供強(qiáng)大的空間碎片防護(hù)能力。這背后，是團(tuán)隊(duì)整整20年的技術(shù)積累。
組建空間碎片防護(hù)設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)
(資料圖)
宇宙無(wú)垠，但空間軌道資源并不是無(wú)限的。專家指出，最具應(yīng)用價(jià)值的地球軌道主要集中在2000公里以下的軌道區(qū)域，這里也成為空間碎片的“集散地”?？臻g碎片被視為全球性問(wèn)題。1993年世界主要航天國(guó)家發(fā)起成立了“機(jī)構(gòu)間空間碎片協(xié)調(diào)委員會(huì)(IADC)”，“空間碎片問(wèn)題”正式進(jìn)入世界航天領(lǐng)域的研究范疇。
從2002年開(kāi)始，航天科技集團(tuán)五院總體設(shè)計(jì)部曲廣吉、楊雷、閆軍等專家察覺(jué)到“空間碎片”領(lǐng)域?qū)ξ磥?lái)載人航天的重要性，開(kāi)始組建空間碎片團(tuán)隊(duì)，逐漸形成了以閆軍研究員為帶頭人、老中青技術(shù)骨干為主的技術(shù)團(tuán)隊(duì)，全面啟動(dòng)空間碎片領(lǐng)域的技術(shù)儲(chǔ)備進(jìn)程。
當(dāng)時(shí)國(guó)內(nèi)有空間碎片防護(hù)概念的人寥若晨星，相關(guān)技術(shù)資料也屈指可數(shù)，在網(wǎng)絡(luò)技術(shù)還不發(fā)達(dá)的情況下，各類圖書(shū)情報(bào)部門(mén)成了團(tuán)隊(duì)成員最常光顧的地方。在每周一次的技術(shù)討論會(huì)上，大家交流最新的資料、感悟和困惑，暢所欲言。
短短幾年時(shí)間，研究團(tuán)隊(duì)成功完成了一系列相關(guān)課題研究，突破了數(shù)學(xué)建模、編程語(yǔ)言開(kāi)發(fā)、編程算法推演等多項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，成功開(kāi)發(fā)了“空間碎片風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估與防護(hù)設(shè)計(jì)軟件(MODAOST)”，該軟件已達(dá)到國(guó)際同類軟件的先進(jìn)水平，相關(guān)成果得到國(guó)際同行的認(rèn)可。
天宮一號(hào)首次實(shí)現(xiàn)空間碎片防護(hù)技術(shù)工程應(yīng)用
2005年在天宮一號(hào)初樣設(shè)計(jì)之際，技術(shù)團(tuán)隊(duì)多次匯報(bào)空間碎片危害及對(duì)策，型號(hào)兩總經(jīng)過(guò)慎重考慮，最終決定在天宮一號(hào)上率先開(kāi)展空間碎片防護(hù)設(shè)計(jì)，并決定由空間碎片團(tuán)隊(duì)承擔(dān)天宮一號(hào)空間碎片評(píng)估以及防護(hù)設(shè)計(jì)的全部工作。
面對(duì)空間碎片防護(hù)技術(shù)的首次工程應(yīng)用，技術(shù)團(tuán)隊(duì)多次向總體設(shè)計(jì)師、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)師、熱控設(shè)計(jì)師們請(qǐng)教、溝通，深入了解總體需求、分系統(tǒng)設(shè)計(jì)。
為了盡量減少重量增加，團(tuán)隊(duì)通過(guò)大量試驗(yàn)，提出利用輻射器擔(dān)當(dāng)部分防護(hù)功能的思路，充分利用艙外原有的輻射器作為防護(hù)板，在只增加支撐柱重量情況下，把艙體防護(hù)能力提高了3倍多，并且通過(guò)把輻射器管路更改為內(nèi)藏式設(shè)計(jì)，顯著減小了輻射器管路的單點(diǎn)失效概率。天宮一號(hào)防護(hù)設(shè)計(jì)是超高速撞擊防護(hù)理念與工程中簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)、可靠等原則完美結(jié)合的作品。
2011年9月29日，天宮一號(hào)發(fā)射成功，作為我國(guó)首個(gè)空間碎片防護(hù)設(shè)計(jì)的航天器，在軌四年半的時(shí)間里經(jīng)受住了空間碎片環(huán)境的考驗(yàn)，我國(guó)空間碎片防護(hù)技術(shù)取得重大突破。
空間站將實(shí)現(xiàn)更長(zhǎng)時(shí)間防護(hù)
在天宮一號(hào)防護(hù)工程實(shí)踐快要收官之時(shí)，團(tuán)隊(duì)開(kāi)始著眼載人三期工程，針對(duì)空間站更長(zhǎng)的在軌時(shí)間、更大的組裝規(guī)模、更苛刻的防護(hù)需求，全面啟動(dòng)了空間站防護(hù)設(shè)計(jì)新進(jìn)程。
團(tuán)隊(duì)以自主可控和可持續(xù)發(fā)展為宗旨，提出了“材料立足國(guó)內(nèi)、指標(biāo)對(duì)標(biāo)國(guó)際”的研發(fā)原則，決定自主開(kāi)發(fā)性能更先進(jìn)的復(fù)合材料填充式防護(hù)結(jié)構(gòu)。
面對(duì)這一目標(biāo)，第一關(guān)首先需攻克材料問(wèn)題。團(tuán)隊(duì)提出了“基于沖擊壓力的防護(hù)材料評(píng)估方法”，該方法能夠定量評(píng)估材料防護(hù)性能，簡(jiǎn)單有效地從國(guó)內(nèi)幾十種復(fù)合材料中篩選出了具有防護(hù)潛力的兩種材料；團(tuán)隊(duì)又通過(guò)數(shù)百次數(shù)值仿真計(jì)算和試驗(yàn)，掌握了復(fù)合材料重量和位置等參數(shù)對(duì)防護(hù)性能的影響規(guī)律。后續(xù)，設(shè)計(jì)師可以根據(jù)需求輕松設(shè)計(jì)出最優(yōu)性能的防護(hù)結(jié)構(gòu)。
目前先進(jìn)防護(hù)結(jié)構(gòu)已成功應(yīng)用于空間站天和核心艙、問(wèn)天實(shí)驗(yàn)艙、夢(mèng)天實(shí)驗(yàn)艙防護(hù)，我國(guó)空間站防護(hù)結(jié)構(gòu)性能指標(biāo)達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。隨著我國(guó)空間站一步步建造完成并長(zhǎng)期在軌運(yùn)行，空間碎片防護(hù)團(tuán)隊(duì)將為空間站筑起牢不可破的防護(hù)堡壘，為航天員們的生命保障提供堅(jiān)強(qiáng)保護(hù)。(完)
標(biāo)簽： 中國(guó)空間站 天宮一號(hào) 空間碎片
