原子鐘、太陽翼……探訪夢天實驗艙背後的“硬科技”

夢天實驗艙發射入軌後，于11月1日成功對接于天和核心艙前向端口。後續，將按計劃實施夢天實驗艙轉位，夢天實驗艙將與天和核心艙、問天實驗艙形成空間站“T”字基本構型組合體。本次發射的夢天實驗艙背後有哪些“硬科技”？

夢天實驗艙內安裝有空間科學研究與應用領域的超冷原子物理實驗櫃、高精度時頻實驗櫃等7個方面的8個科學實驗櫃。其中，高精度時頻實驗櫃是空間站中最複雜的實驗櫃。

中科院國家授時中心主任、高精度時頻實驗櫃科學實驗系統指揮張首剛介紹，高精度時頻實驗系統通過艙內不同特性原子鐘組合，將建成世界上在軌運行的精度最高的空間時間頻率系統。該系統産生的高精度時間頻率信號，利用安置於艙外的微波和鐳射時間頻率傳遞載荷向地面和空間一定範圍傳遞高精度時間頻率信號。

作為空間站科學和技術實驗平臺之一，高精度時頻系統研製目標是為相關精密測量物理提供研究平臺，為相關工程技術應用提供高精度時頻信號。

據悉，該系統主要由地面測試評估和實驗驗證系統以及空間載荷部分組成。其中，空間載荷部分主要包括主動型氫原子鐘等11個子系統。主動型氫原子鐘是高精度時頻實驗系統中的核心載荷, 為空間時間頻率系統提供基礎時間頻率信號，同時為小型化的主動型氫原子鐘在衛星平臺上的應用打下堅實的基礎。

為了滿足系統對氫鐘體積重量的要求，中國航天科工集團二院203所氫鐘團隊對整機進行了全面優化改進，一系列技術問題迎刃而解。

“我們會留個預計量，在預計的時間內，觀測指標的狀況。”中國航天科工集團二院203所設計師鐵中説，這期間，大家滿腦子都是鐘，不停調試、測試，整個過程循環往復。大家都憋著一股勁，一定要啃下這塊“硬骨頭”。

此外，中國空間站上搭載的天文、地理、生物、醫學等各類科學儀器將陸續工作，航天員的日常生活也離不開能源，傳統的剛性、半剛性太陽電池翼因其體積、重量、功率等因素限制無法滿足需求，而柔性翼體積小、展開面積大、功率重量比高，收攏後厚度只有18釐米，與一部手機長度相當，僅為剛性太陽翼的八分之一。

值得注意的是，作為一種全新的太陽電池翼，柔性翼具有的系統組成、展開原理、技術難點等特點，與傳統剛性、半剛性太陽翼大相徑庭。

傳統剛性、半剛性太陽翼都是一次展開，而大型柔性太陽電池翼則在全世界範圍內首創“二次展開”技術，這是為了確保交會對接這一關鍵動作的絕對安全。

以夢天實驗艙的太陽電池翼為例，交會對接過程中，如果太陽電池翼完全展開，就如同兩隻手各持一面巨大的帆。即便是微小的抖動，都會導致實驗艙的速度、相對位置和飛行姿態的控制精度嚴重下降，控制難度指數級增加。

為此，中國航天科技集團八院設計團隊突破了“二次展開”的關鍵技術，在夢天實驗艙發射後的獨立飛行階段，柔性太陽電池翼先展開了一部分電池板以滿足實驗艙能量需求，降低飛行控制難度，圓滿完成交會對接。對接完成後，再全面展開，建立完整的能源系統。新華社記者宋晨、胡喆、溫競華