天宫空间站电推进发动机首次实现在轨“换气”

付毅飞

科学导报讯 6月20日记者从中国航天科技集团六院获悉，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，该院801所首次采用“换气”而非“补气”的方式完成电推进系统推进剂——氙气的补充。

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，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、轨道修正和轨道維持等任务。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。有了大气瓶作“外挂”的空间站电推进系统，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。

据介绍，为了给电推进系统在轨“换气”，研发团队创造性地提出了一种简化版浮动对接形式：通过粗定位导向装置实现机械臂初始定位，再通过自主精确定位作进一步修正。这种方式极大地提高了对接可靠性，即便在轨多次拆装也能保证精度满足要求。

同时，由于气瓶安装于统一接口，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。贮气模块的“百搭”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，研发团队还设计了航天员手动更换气瓶方案。