4月29日,举世瞩目的中国空间站天和核心舱发射升空,任务取得成功。记者从南京航空航天大学了解到,天和核心舱及长征五号系列火箭相关研究中,都有着南航人的身影。

  南航航天学院陈金宝教授在“机械臂和展开机构”方面、王小涛教授在“空间在轨机器人”方面、陈传志老师在“新型空间弱撞击对接机构及其柔顺控制技术”方面开展相关研究,这些研究在核心舱研制中提供了技术支撑作用。

  陈传志告诉记者,实验舱、载人飞船、货运飞船等航天器先与核心舱的节点舱在轴线位置上相对接,然后由转位机械臂将实验舱转移至侧向停泊口完成对接,“转位机械臂虽小,但在微重力环境下能产生超大的转动惯量。”当机械臂插接到核心舱的接口上,问天等功能舱将与核心舱脱离,然后以机械臂接口为中心旋转90度转移到侧面的接口上,继而在侧面停泊工作。

  陈传志说,由于问天等实验舱可能有一些质量惯性,不能产生太大摩擦力,对接后要保证舱段的密封性。他们所做的地面测试设备,主要验证转位机械臂在空间环境下的整体特性,模拟在随机误差下、微重力等状态的任务完成情况,为转位设备的研制和技术改进提供支撑。

  核心舱的顶部是出舱口,供航天员出舱开展活动。宇航员可以站在空间机械臂的末端、通过机械臂然后到达舱段各个位置,进行一些维修操作。陈传志介绍,团队参与研制了机械臂的末端效应器,与机械臂相配合,实现对航天器的抓捕、转运、维修、组装,实现精准操控。南航团队还与上海航天技术研究院(航天八院)合作,为舱内的人形机器人研发了“五指灵巧手”,使用电机驱动柔性机械手,用“拉紧伸缩”模拟人类的肌肉和筋,实现手指的精细运动,“即便宇航员不在,它也能完成空间站正常的维护维修工作。”

  南航自动化学院吴红飞教授团队在“空间站大功率电源系统”方面参与了关键技术的研发。吴红飞告诉记者,电源系统是保障航天器在轨安全稳定可靠运行的核心,团队十多年前就参与了空间站电源系统技术方案的论证。“此前我们发射的卫星体积、重量、功率容量都比较小,而空间站的用电需求大大增加,电源系统在整个空间站的体积重量占比也很大,在保障空间站大功率用电需求的前提下实现电源系统减重、增效,意义重大。”

  吴红飞说,南航团队和中国空间技术研究院、上海航天技术研究院等合作,围绕空间站大功率电源装置及其系统、空间站多舱电源系统在轨组网、空间站电推进系统等的新需求,从原理方案论证、系统仿真验证,到原理样机开发,再到演示验证系统等,开展了持续深入的技术攻关,解决了一系列关键问题,有效保障空间站任务顺利实施。

  南航航空学院文浩教授团队在“空间结构在轨自主组装的动态控制”方面、机电学院田威教授团队在“核心舱复杂结构原位多机器人协同装配技术”方面,也为核心舱顺利研制提供了技术支撑作用。以航空学院郭万林院士为代表的南航科研人员,为长征五号的成功发射尤其是2017年第二次发射以来的归零和验证工作提供了“南航智慧”。

  中国电科14所研制的测量雷达在海上和陆地构建完整链路,为火箭发射各阶段提供全程保障支撑。专家介绍,在此次发射任务中,14所研制的雷达遥测综合测量系统是国内首部大口径雷达遥测一体化系统,该雷达突破了多项关键技术,主要承担火箭主动段外轨道测量任务,实现对火箭进行精密跟踪,同时承担火箭遥测信号下行接收与解调工作,对长征五号B遥二运载火箭的安全飞行具有重要意义。(杨频萍 张宣)