空間對接機構(gòu)地面測試系列裝備。 圖片由哈工大提供
□劉培香 本報記者 趙一諾
24日，搭載空間站問天實驗艙的長征五號B遙三運載火箭發(fā)射任務(wù)取得圓滿成功。記者從哈爾濱工業(yè)大學(xué)獲悉，在此次問天實驗艙發(fā)射任務(wù)中，該校多項研究成果助力問天實驗艙，再次彰顯航天第一校“尖兵”的使命擔(dān)當(dāng)。
靈巧機械臂助力空間站三艙操作
問天實驗艙上約5米長、負載達3噸的機械臂，不僅可實現(xiàn)與艙體間電氣和信息的互聯(lián)互通，還能通過問天實驗艙外部的目標(biāo)適配器完成艙外的爬行和固連，實現(xiàn)覆蓋整個實驗艙艙段的操作維護。這副龐大卻靈巧的機械臂由該校機電學(xué)院劉宏院士、謝宗武教授團隊和中科院長光所聯(lián)合研制。
據(jù)介紹，機械臂既能夠完成航天員出艙活動支持、艙外狀態(tài)檢查等任務(wù)，也可以結(jié)合其自身運動靈活、定位精準(zhǔn)等優(yōu)點，執(zhí)行各類艙外載荷和平臺設(shè)備的安裝、拆卸、維護和照料等精細操作。同時，它還可通過一個機械臂轉(zhuǎn)接件與10米長的核心艙機械臂組合起來，實現(xiàn)雙臂間電氣和信息的互聯(lián)互通?！半p臂合一”后，整個機械臂系統(tǒng)可達范圍能夠拓展為14.5米，活動范圍可直接覆蓋空間站3個艙段，滿足了跨艙段、全空間站大范圍的不同位置精細作業(yè)需求，為我國空間站在軌建造提供了有力保障。
空間碎片撞擊在軌感知技術(shù)保護空間站和航天員安全
為了應(yīng)對空間碎片威脅，該校航天學(xué)院龐寶君教授團隊與北京空間飛行器總體設(shè)計部，聯(lián)合開發(fā)了專門針對問天實驗艙結(jié)構(gòu)特點的空間碎片撞擊感知技術(shù)，并將其應(yīng)用于問天實驗艙結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測子系統(tǒng)的空間碎片撞擊監(jiān)測模塊。該技術(shù)能夠?qū)臻g碎片撞擊事件進行實時感知、判別并定位，為航天員和地面控制人員及時采取應(yīng)對措施提供依據(jù)，保護空間站和航天員安全。
龐寶君教授帶領(lǐng)的空間碎片高速撞擊研究中心，多年來圍繞超高速撞擊判別、定位及結(jié)構(gòu)損傷識別，在基礎(chǔ)科學(xué)問題提出、理論分析模型建立等方面，取得了系列原創(chuàng)性成果。通過技術(shù)集成，團隊研制了空間碎片撞擊在軌感知系統(tǒng)原理樣機，為工程應(yīng)用奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。
空間對接機構(gòu)地面測試系列裝備保障空間對接任務(wù)萬無一失
此次問天實驗艙發(fā)射對接是我國空間對接領(lǐng)域的新任務(wù)、新挑戰(zhàn)。據(jù)悉，全長17.9米的問天實驗艙軸向，是世界上軸向長度最長的單體載人航天器。這一新型式大尺寸大慣量的航天器對接，是我國首次在載人狀態(tài)下迎接航天器的來訪對接。為確保此次空間對接任務(wù)萬無一失，該校機電學(xué)院趙杰教授團隊研制的空間對接機構(gòu)地面測試系列裝備，通過參數(shù)化載荷配置，使對接過程動能瞬時等效，確保這一特殊對接工況的準(zhǔn)確模擬和高效驗證，圓滿完成空間對接機構(gòu)研制各階段的地面測試任務(wù)。
提升“空調(diào)系統(tǒng)”壽命助力航天員長期駐留
空間站的“空調(diào)系統(tǒng)”是保障航天員生命安全的關(guān)鍵子系統(tǒng)之一。由于空間站外部的溫度變化范圍非常大，常規(guī)冷卻劑無法滿足這種大溫差范圍的需求，給工作在這種介質(zhì)中的流體回路泵軸承的抗腐蝕能力提出了巨大的挑戰(zhàn)。該校材料學(xué)院王浪平教授團隊采用表面強化技術(shù)，解決了流體回路泵軸承的抗腐蝕難題，使其工作壽命得到大幅度提升，為航天員的長期駐留提供了可靠保障。
攻克空間對接機構(gòu)表面強化難題實現(xiàn)可靠對接
空間交會對接是現(xiàn)代航天器長期在軌運行期間不可缺少的操作，空間對接機構(gòu)是實現(xiàn)空間飛行器間在軌的機械連接、建立航天器聯(lián)合飛行的組合體和安全分離的系統(tǒng)。王浪平教授團隊采用離子注入與沉積技術(shù)攻克了空間對接機構(gòu)核心零件的表面強化難題，使其在太空環(huán)境下獲得高抗磨損、自潤滑和防冷焊等性能。同時，該團隊研制的離子注入與沉積工業(yè)化裝備，為空間對接機構(gòu)上50余個核心零件的表面強化提供設(shè)備條件，實現(xiàn)了關(guān)鍵技術(shù)的自主可控，保障了神舟、天舟系列飛船、問天實驗艙與空間站核心艙等目標(biāo)飛行器的可靠對接。
金屬橡膠技術(shù)助力問天實驗艙發(fā)射成功
該校機電學(xué)院姜洪源教授團隊利用金屬絲的耐高低溫、大溫差及大過載等優(yōu)良性能，研制的HIT-1型金屬橡膠阻尼環(huán)解決了發(fā)動機測控系統(tǒng)的抗震減振技術(shù)難題，有效減輕火箭大過載、大震動對信號傳輸裝置帶來的負面干擾，提高了信號連續(xù)傳輸?shù)姆€(wěn)定性，為液氧煤油發(fā)動機的正常工作提供了支撐。此金屬橡膠技術(shù)已成功助力天問一號火星探測器發(fā)射、嫦娥五號探測器發(fā)射和長征七號遙四運載火箭發(fā)射。
