三院产品助力首单“太空快递”自主快速交会对接
天舟二号货运飞船入轨后
顺利完成入轨状态设置于5月30日5时01分采用自主快速交会对接模式精准对接于天和核心舱后向端口整个过程历时约8小时天舟二号货运飞船与天和核心舱完美实现“太空之吻”
在本次发射任务中中国航天科工三院凭借专业领域的技术优势承担了一系列研制和保障工作高质量完成各项任务助力“天舟二号”货运飞船发射任务圆满成功
空间交会对接技术是载人航天工程的关键技术之一。三院33所承担的加速度计在任务中发挥重要作用，促成了天舟二号和天和核心舱美妙的“太空之吻”。
交会对接航天器调姿时，需要利用加速度计精确测量天和核心舱与天舟货运飞船的相对位置变化信息。然而，在太空的微重力环境下，调整姿态的“轻微动作”使得可供测量的加速度非常小，为加速度计的研发带来挑战。打个比方，在微重力环境下观测飞行器姿态调整时的加速度，就如同观测用一只蚂蚁的力量去推动一头悬浮在真空环境里的大象所产生的影响一样，极难观测。为此，航天科工研制了一种检测加速度的精密惯性传感器，能高精度“感知”飞行器的相关状态，为“太空之吻”这一过程提供精确的加速度测量信号，确保任务成功。
在天舟货运飞船运送的物资中，某些关键的医疗检测和保障物资等具有较强的温度敏感性，需要存储在特制的能隔热保温的“太空冰箱”中。为满足材料足够轻、且能达到出众保温效果的要求，三院306所通过特殊工艺将气凝胶材料“真空化”，制备成真空绝热板，即技术团队戏称的“VIP”材料。这种板材同时具备优异的隔气性和耐刺穿性，并能实现最大的空间利用效率。
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交会对接，加速度计给人“稳稳的信服”
5月30日，“天舟二号”货运飞船与“天和”核心舱交会对接取得圆满成功，这是中国航天科工三院33所研制的石英挠性加速度计在成功助力“天舟一号”与“天宫二号”交会对接4年之后，再次促成美妙的“太空之吻”。
此次搭载的加速度计与此前应用在“天舟一号”飞船上的属于同一系列，是一种通过敏感石英摆片相对位置变化来检测加速度的精密惯性传感器，通过计算可以准确获得系统的速度和位置，为各类系统的导航、制导、控制、调平等提供精确的加速度测量信号，已广泛应用于航天、航空、船舶、兵器、石油、岩土工程等诸多领域。
在太空的微重力环境下，飞船开展交会对接需要极高的控制精度，因而姿态调整过程所采用的动作都很轻微，可供测量的加速度最高也只有地球重力加速度的十分之一。
技术人员许中生表示：“就如同观测用一只蚂蚁的力量去推动一头悬浮在真空环境里的大象所产生的影响一样，极难观测。，其精度要求很高。”
没有金刚钻不揽瓷器活。33所石英挠性加速度计研制从上世纪七八十年代起步，历经几代人的努力，目前技术水平保持国内领先，在神舟系列飞船、探月工程以及刚刚取得成功的天和舱任务中均有着上佳的表现。
为了给“天舟二号”货运飞船提供性能优异、可靠耐用的产品，33所技术人员根据任务需要，对产品开展了密集而严苛的测试。
测试人员反馈说：“我们每4天左右进行一次测试，连续进行很多个月，总共40多次，从大量的数据中判别精度变化情况，坚决剔除有瑕疵的产品。”除此之外，产品还要经受连续两周、大范围温度变化循环往复的测试验证。
经过优中选优的筛选，每轮测试最多只会保留三分之二的“晋级名额”。
33所相关负责人表示，用最严苛的条件打磨出最可靠的产品，不让产品带着任何隐患上天，是全体参研人员始终不渝的理念。
助力天舟二号，“VIP”材料再立新功
2021年5月29日，长征七号运载火箭搭载着天舟二号货运飞船在海南文昌发射中心成功发射升空，标志着中国载人航天工程全面进入“空间站时代”。在本次发射任务的背后，中国航天科工三院306所研制的真空绝热板产品再次获得应用，为中国的空间站建设添砖加瓦。
“小冰箱”有大难度
天舟系列货运飞船是我国现阶段专为载人航天研制的运货用的飞船，主要任务是为载人空间站工程运输货物和补加推进剂，并将空间站废弃物带回大气层烧毁。
在天舟货运飞船运送的物资中，某些关键的医疗检测和保障物资等具有较强的温度敏感性，需要存储在“低温锁柜”中，就像人们日常生活中使用的冰箱。虽然功能上都是隔热保温，但天舟上的“冰箱”对其隔热保温材料的要求更高，简单来说就是保温效果要出众，还必须足够轻，在满足基础功能的前提下实现最大的空间利用效率。
为此，承研该材料的306所技术团队第一时间就想到了气凝胶——世界上热导率最低也是密度最小的固体材料。这是一支深耕气凝胶材料研究领域多年的团队，在气凝胶材料设计、制备及应用方面成果丰硕，但拿到技术指标的时候，团队成员们还是捏了一把汗——根据应用需求，指标要求的热导率要比现有的气凝胶更低！一时之间，陷入“无材可用”的困境。
“VIP”材料应运而生
通过深入讨论，团队提出了解决方案：从气凝胶材料隔热机理出发，通过特殊工艺将现有的气凝胶材料“真空化”，制备成真空绝热板。经验证，这种板材的热导率降低至原有气凝胶材料的一半，满足热导率指标要求的基础上，同时具备优异的隔气性和耐刺穿性。
真空绝热板被306所技术团队戏称为“VIP”材料。“2017年4月，这种材料首次应用在天舟一号货运飞船的低温锁柜中；而本次天舟二号用到的是单片尺寸更大的升级版。”
近年来，306所气凝胶技术团队以空天热防护材料应用需求为导向，开发了十几个牌号的气凝胶产品，不仅满足多型国防武器装备研制需求，也先后应用于长征五号运载火箭、天舟系列货运飞船、天问一号火星探测器、嫦娥四号登月探测器等重大任务。展望未来，该团队表示有信心有能力研制出更多更好的先进材料和产品，为我国宇航货运系统的建立提供坚强保障，为我国的深空探测事业再立新功。
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来源 | 新华社 中国航天科工 33所 306所
编辑 | 殷允长 心鹰