机械臂自动在轨更换！空间站电推进发动机首次在轨换气

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北京日报客户端 | 记者 刘苏雅

近日，在天地协同配合下，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”方式完成电推进系统推进剂补充。航天员在舱内组装大气瓶，完成自检及测试后通过自动出舱装置送至舱外，舱外机械臂随即抓取并将其转移、对接到安装位。加装大气瓶的空间站电推进系统，使用寿命将大大延长，对空间站长期轨道维持和安全平稳飞行起到重要作用。

电推进系统的工作原理，是先将氙气等惰性气体转化为带电离子，再将离子加速、喷出以产生推进力，完成航天器姿态控制、轨道修正和轨道维持等任务。空间站是电推进系统在载人航天领域的“首秀”，要满足空间站长寿命、可靠性的既定目标，设计人员选择了“换气”的推进剂补加方案。

天和核心舱2021年发射时，自带了两个小气瓶，但限于舱内空间，“原装”气瓶体积不大，仅供短期使用。而舱外安装的空间限制小，新入轨的大气瓶容量翻了好几番，携带的推进剂能支持电推力器更长时间的轨道维持工作。

为实现贮气模块的在轨安装，801所电推进系统设计团队创造性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及大偏差适应，再通过自主精定位进一步修正电、气、机械的对中锁紧，步步为营，极大提高了对接的容差能力和可靠性。即使在轨多次拆装，也能保证精度满足要求。

贮气模块组合体推进剂耗尽后，都将由机械臂自动进行在轨更换。除自动模式外，团队还设计了航天员手动更换气瓶的“手动模式”。统一的气瓶接口，让电推进系统可以安装不同容积、不同工作压力的气瓶，填充工质也不限于氙气，可根据技术发展情况上行不同工质的推进剂，不仅极大增加了系统寿命和可靠性，也丰富了系统的功能。

“外挂”性能强悍、拆装组件“百搭”、操作模式“兼容”……801所用“换气”代替“补气”，实现了电推进系统推进剂替换简单、高效、可靠的目标。此次大气瓶成功在轨安装，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及霍尔推力器的在轨更换提供了宝贵经验。