7月24日长征五号B遥三运载火箭将“乘客”—— 问天实验舱精准送入预定轨道。
问天实验舱舱体总长17.9米,直径4.2米,发射重量达23吨,是我国迄今为止发射的最重载荷,也是全世界现役在轨最重的单舱主动飞行器。
这么大的块头,如何保证发射时“乘坐”体验安全舒适?
这要靠中国航天科技集团有限公司所属中国运载火箭技术研究院(下简称“火箭院”)设计人员特地设计的一个大“沙发”——舱箭分离装置。
为什么要专门设计这么一个大“沙发”呢?众所周知,“乘客”被火箭送到预定位置后,就要与火箭分离,也就是“到站下车”。这个“下车”可是有讲究的。
火箭院产品化副主任设计师孙璟介绍,以往,我国卫星、飞船等航天器在分离时,通常采用包带分离或点式分离装置。像空间站舱段这类“乘客”具有大、高、重等特点,包带无法固定住这种庞然大物;点式分离在规模较大的应用中,可靠性会有所降低。为了让空间站舱段能够安全“下车”, 研制团队经过近10年的努力,研制了一项新的舱箭分离装置,既能“绑”得住大直径的空间站舱段,又能快速、可靠、无污染分离。
很厉害吧?
但是——
在做分离试验时,却发现新型分离装置对分离面的瞬间冲击高达30000G!
这是什么概念呢?
这相当于重量1吨的汽车以每小时100千米的速度撞向墙面时所产生的冲击力,足以让车和墙瞬间都粉身碎骨。
孙璟说,空间站舱段有许多陶瓷、光学器件,对冲击的感受尤为敏感,就像婴儿一样娇嫩。这种量级的冲击,会让“乘客”乘坐推荐“不舒服”,还有可能损坏较脆的零部件。
怎么办?关键的地方来了!
如何能既确保安全分离,又尽量将分离过程中出现的冲击环境等不利影响降到最低,让“乘客”有舒适的体验呢?研制团队另辟蹊径,在不改变舱箭连接形式的同时,改善了舱箭之间的连接受力情况,解决了冲击问题。
坐车嘛,肯定要有“座椅”。 研制团队为空间站舱段设计了一款圆形“座椅”,并且敲定了“座椅”的摆放的最优位置。该“座椅”由两条圆形隔冲框组成,内部引入了“颗粒阻尼”等新技术,让分离冲击在颗粒体的摩擦和碰撞中,迅速地耗散动能,把冲击降低了10倍左右,做到了国际最优,使“乘客”在进入太空的途中、舱箭分离的时刻,都感觉像坐在“沙发”上一样,舒适!
2021年4月29日,空间站天和核心舱就坐着这个“沙发”前往了太空。今年,问天实验舱同样享受了这项服务,由于它更高更大,设计人员还为它“定制”了更多项适应性的优化设计,保障它在热环境、使用以及接口的变化。
当然,“乘客”能有如此优质的体验,火箭也是有一部分付出的,增加的这个大“沙发”有100多公斤的重量。对于火箭来说,都是不断减轻自重,增加自己的“肌肉”,以提高运载能力。但对于长五B火箭来说,他是一个无比健壮的“大力士”,有着足够的力气,所以为了让“乘客”有更舒适的体验,给“乘客”配备了这款“座椅”,这也是火箭对“乘客”的一份温柔吧。
【记者】王诗堃 贺达源 徐勉
【通讯员】王海露
【作者】 王诗堃;贺达源;徐勉
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