“天宫”空间站电推进发动机首次实现在轨“换气”

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6月20日，记者从航天科技集团六院了解到，近日，在天地协同配合下，“天宫”空间站电推进系统大气瓶完成在轨安装任务，航天科技集团六院801所首次采用“换气”而不是“补气”的方式完成电推进推进剂——氙气的补充。在“天宫”空间站上的使用，是电推进系统在载人航天领域的首秀，而有了大气瓶作“外挂”的空间站电推进系统，其使用寿命将大大延长，对空间站长期安全平稳飞行起到重要作用。

电推进系统，也称电推进发动机，其工作原理是先将氙气等惰性气体转化为带电离子，然后把这些离子加速、喷出以产生推进力，进而完成航天器的姿态控制、轨道修正和轨道维持等任务。为了给电推进系统在轨“换气”，801所创造性地提出了一种简化版的浮动对接形式：通过粗定位导向装置实现机械臂初始定位，再通过自主精定位作进一步修正，这种“步步为营”的方式极大提高了对接的可靠性，即便在轨多次拆装也能保证精度满足要求。

与此同时，由于气瓶安装于统一的接口，原则上只要符合接口要求，空间站电推进系统可以安装容积不同、工作压力不同、填充气体不同的气瓶……就像搭积木一样，不同的拆装组合带来了无限可能。801所的精巧设计，赋予了贮气模块“百搭”、百变的特性，不仅极大增加了电推进系统的寿命和可靠性，也丰富了系统的功能。

考虑到太空环境不可控因素较多，除了支持机械臂自动在轨更换气瓶外，801所还提出了“Plan B”——即航天员手动更换气瓶。为了“兼容”自动和手动这两种模式，研制团队从2017年开始便进行了大量设计及验证工作。

根据可靠对接、电路绝缘、气路密封等要求，形成精细化装配规范；参照航天员太空操作条件及航天员工效学反馈不断改进方案，完善精密尺寸链设计；产品交付前模拟在轨环境反复拆装气瓶十次，进行充分地面精测验证……重重保障环环相扣，确认不同操作模式下均可实现精准安装。

用“换气”代替“补气”，航天科技集团六院801所实现了电推进推进剂替换简单、高效、可靠的目标，不仅大大延长了空间站电推进系统的寿命、保障空间站长期在轨运行，也为后续大气瓶的拆卸安装以及霍尔推力器的在轨更换提供了宝贵经验。