中國空間站問天實驗艙在海南文昌航天發射場發射升空入軌後順利完成狀態設置，於25日3時13分成功對接於天和核心艙前向端口。這是我國兩個20噸級航天器首次在軌實現交會對接，也是空間站有航天員在軌駐留期間首次進行空間交會對接。記者從航天名校——哈爾濱工業大學（簡稱哈工大）獲得信息，揭秘此次對接的多項技術。
靈巧機械臂助力空間站三艙操作
問天實驗艙上的靈巧機械臂由哈工大機電學院劉宏院士、謝宗武教授團隊和中科院長光所聯合研製。機械臂長度約5米，最大負載可達3噸，安裝在問天實驗艙的氣閘艙段外部，通過抱爪結構的末端作用器與目標適配器相連，實現與艙體間電氣和信息的互聯互通。同時，機械臂可以通過問天實驗艙外部的目標適配器完成艙外的爬行和固連，實現覆蓋整個實驗艙艙段的操作維護。
實驗艙的靈巧機械臂不僅能夠完成航天員出艙活動支持、艙外狀態檢查等任務，也可以結合其自身運動靈活、定位精準的優點，執行各類艙外載荷和平台設備的安裝、拆卸、維護和照料等精細操作。同時，它也可以通過一個機械臂轉接件與10米長的核心艙機械臂組合起來，實現雙臂間電氣和信息的互聯互通。「雙臂合一」後，整個機械臂系統可達範圍能夠拓展為14.5米，活動範圍可直接覆蓋空間站3個艙段，滿足了跨艙段、全空間站大範圍的不同位置精細作業需求，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保護空間站和航天員安全
為應對空間碎片威脅，哈工大航天學院龐寶君教授團隊與北京空間飛行器總體設計部，聯合開發了專門針對問天實驗艙結構特點的空間碎片撞擊感知技術，並將其應用於問天實驗艙結構健康監測子系統的空間碎片撞擊監測模塊。該技術能夠對空間碎片撞擊事件進行實時感知、判別並定位，為航天員和地面控制人員及時採取應對措施提供依據，保護空間站和航天員安全。
龐寶君教授帶領的空間碎片高速撞擊研究中心，精準預測我國載人航天發展過程中大尺寸、長壽命、高可靠載人空間站對於實時感知空間碎片撞擊的需求，早在2004年在國內就率先提出並開展基於聲發射的空間碎片撞擊在軌感知技術研究。多年來，團隊圍繞超高速撞擊判別、定位及結構損傷識別，在基礎科學問題提出、理論分析模型建立等方面，取得了系列原創性成果。通過技術集成，團隊研製了空間碎片撞擊在軌感知系統原理樣機，為工程應用奠定了技術基礎。
空間對接機構地面測試系列裝備保障空間對接任務萬無一失
問天實驗艙發射對接，是空間站首次在有人的狀態下迎接航天器來訪對接。問天實驗艙軸向全長17.9米，超越了國際空間站的任意艙段，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，是我國空間對接領域的新任務、新挑戰。
為確保此次空間對接任務萬無一失，哈工大機電學院趙傑教授團隊研製的空間對接機構地面測試系列裝備，通過參數化載荷配置，使對接過程動能瞬時等效，確保這一特殊對接工況的準確模擬和高效驗證，圓滿完成空間對接機構研製各階段的地面測試任務。
提升「空調系統」壽命保障航天員長期駐留
空間站的「空調系統」是保障航天員生命安全的關鍵子系統之一。由於空間站外部的溫度變化範圍非常大，常規冷卻劑無法滿足這種大溫差範圍的需求，給工作在這種介質中的流體迴路泵軸承的抗腐蝕能力提出了巨大的挑戰。該校材料學院王浪平教授團隊採用表面強化技術，解決了流體迴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的保障。
攻克空間對接機構表面強化難題實現可靠對接
空間交會對接是現代航天器長期在軌運行期間不可缺少的操作，是載人航天活動三大基本技術之一。空間對接機構是實現空間飛行器間在軌的機械連接、建立航天器聯合飛行的組合體和安全分離的系統。王浪平教授團隊採用離子注入與沉積技術攻克了空間對接機構核心零件的表面強化難題，使其在太空環境下獲得高抗磨損、自潤滑和防冷焊等性能。同時，該團隊研製的離子注入與沉積工業化裝備，為空間對接機構上50餘個核心零件的表面強化提供設備條件，實現了關鍵技術的自主可控，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飛行器的可靠對接。
金屬橡膠技術助力問天實驗艙發射成功
該校機電學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良性能，研製的HIT-1型金屬橡膠阻尼環解決了發動機測控系統的抗震減振技術難題，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，提高了信號連續傳輸的穩定性，為液氧煤油發動機的正常工作提供了支撐。此金屬橡膠技術已成功助力天問一號火星探測器發射、嫦娥五號探測器發射和長征七號遙四運載火箭發射。
來源：文匯報