“天宮”空間站電推進發動機首次實現在軌“換氣”

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6月20日，記者從航天科技集團六院了解到，近日，在天地協同配合下，“天宮”空間站電推進系統大氣瓶完成在軌安裝任務，航天科技集團六院801所首次采用“換氣”而不是“補氣”的方式完成電推進推進劑——氙氣的補充。在“天宮”空間站上的使用，是電推進系統在載人航天領域的首秀，而有了大氣瓶作“外掛”的空間站電推進系統，其使用壽命將大大延長，對空間站長期安全平穩飛行起到重要作用。

電推進系統，也稱電推進發動機，其工作原理是先將氙氣等惰性氣體轉化為帶電離子，然后把這些離子加速、噴出以產生推進力，進而完成航天器的姿態控制、軌道修正和軌道維持等任務。為了給電推進系統在軌“換氣”，801所創造性地提出了一種簡化版的浮動對接形式：通過粗定位導向裝置實現機械臂初始定位，再通過自主精定位作進一步修正，這種“步步為營”的方式極大提高了對接的可靠性，即便在軌多次拆裝也能保證精度滿足要求。

與此同時，由于氣瓶安裝于統一的接口，原則上只要符合接口要求，空間站電推進系統可以安裝容積不同、工作壓力不同、填充氣體不同的氣瓶……就像搭積木一樣，不同的拆裝組合帶來了無限可能。801所的精巧設計，賦予了貯氣模塊“百搭”、百變的特性，不僅極大增加了電推進系統的壽命和可靠性，也豐富了系統的功能。

考慮到太空環境不可控因素較多，除了支持機械臂自動在軌更換氣瓶外，801所還提出了“Plan B”——即航天員手動更換氣瓶。為了“兼容”自動和手動這兩種模式，研制團隊從2017年開始便進行了大量設計及驗證工作。

根據可靠對接、電路絕緣、氣路密封等要求，形成精細化裝配規范；參照航天員太空操作條件及航天員工效學反饋不斷改進方案，完善精密尺寸鏈設計；產品交付前模擬在軌環境反復拆裝氣瓶十次，進行充分地面精測驗證……重重保障環環相扣，確認不同操作模式下均可實現精準安裝。

用“換氣”代替“補氣”，航天科技集團六院801所實現了電推進推進劑替換簡單、高效、可靠的目標，不僅大大延長了空間站電推進系統的壽命、保障空間站長期在軌運行，也為后續大氣瓶的拆卸安裝以及霍爾推力器的在軌更換提供了寶貴經驗。