中新網(wǎng)北京9月17日電 (鄭世貴 范晶巖)中國空間站在軌安全運行以來，經(jīng)受住了惡劣空間環(huán)境的考驗，保障了航天員在軌生命安全，這些都離不開航天科技集團五院總體設(shè)計部空間碎片防護(hù)設(shè)計團隊為中國空間站打造的“固若金湯的防護(hù)鎧甲”，為空間站長期在軌安全運行提供強大的空間碎片防護(hù)能力。這背后，是團隊整整20年的技術(shù)積累。

　　組建空間碎片防護(hù)設(shè)計團隊

　　宇宙無垠，但空間軌道資源并不是無限的。專家指出，最具應(yīng)用價值的地球軌道主要集中在2000公里以下的軌道區(qū)域，這里也成為空間碎片的“集散地”?？臻g碎片被視為全球性問題。1993年世界主要航天國家發(fā)起成立了“機構(gòu)間空間碎片協(xié)調(diào)委員會(IADC)”，“空間碎片問題”正式進(jìn)入世界航天領(lǐng)域的研究范疇。

　　從2002年開始，航天科技集團五院總體設(shè)計部曲廣吉、楊雷、閆軍等專家察覺到“空間碎片”領(lǐng)域?qū)ξ磥磔d人航天的重要性，開始組建空間碎片團隊，逐漸形成了以閆軍研究員為帶頭人、老中青技術(shù)骨干為主的技術(shù)團隊，全面啟動空間碎片領(lǐng)域的技術(shù)儲備進(jìn)程。

　　當(dāng)時國內(nèi)有空間碎片防護(hù)概念的人寥若晨星，相關(guān)技術(shù)資料也屈指可數(shù)，在網(wǎng)絡(luò)技術(shù)還不發(fā)達(dá)的情況下，各類圖書情報部門成了團隊成員最常光顧的地方。在每周一次的技術(shù)討論會上，大家交流最新的資料、感悟和困惑，暢所欲言。

　　短短幾年時間，研究團隊成功完成了一系列相關(guān)課題研究，突破了數(shù)學(xué)建模、編程語言開發(fā)、編程算法推演等多項關(guān)鍵技術(shù)，成功開發(fā)了“空間碎片風(fēng)險評估與防護(hù)設(shè)計軟件(MODAOST)”，該軟件已達(dá)到國際同類軟件的先進(jìn)水平，相關(guān)成果得到國際同行的認(rèn)可。

　　天宮一號首次實現(xiàn)空間碎片防護(hù)技術(shù)工程應(yīng)用

　　2005年在天宮一號初樣設(shè)計之際，技術(shù)團隊多次匯報空間碎片危害及對策，型號兩總經(jīng)過慎重考慮，最終決定在天宮一號上率先開展空間碎片防護(hù)設(shè)計，并決定由空間碎片團隊承擔(dān)天宮一號空間碎片評估以及防護(hù)設(shè)計的全部工作。

　　面對空間碎片防護(hù)技術(shù)的首次工程應(yīng)用，技術(shù)團隊多次向總體設(shè)計師、結(jié)構(gòu)設(shè)計師、熱控設(shè)計師們請教、溝通，深入了解總體需求、分系統(tǒng)設(shè)計。

　　為了盡量減少重量增加，團隊通過大量試驗，提出利用輻射器擔(dān)當(dāng)部分防護(hù)功能的思路，充分利用艙外原有的輻射器作為防護(hù)板，在只增加支撐柱重量情況下，把艙體防護(hù)能力提高了3倍多，并且通過把輻射器管路更改為內(nèi)藏式設(shè)計，顯著減小了輻射器管路的單點失效概率。天宮一號防護(hù)設(shè)計是超高速撞擊防護(hù)理念與工程中簡單、經(jīng)濟、可靠等原則完美結(jié)合的作品。

　　2011年9月29日，天宮一號發(fā)射成功，作為我國首個空間碎片防護(hù)設(shè)計的航天器，在軌四年半的時間里經(jīng)受住了空間碎片環(huán)境的考驗，我國空間碎片防護(hù)技術(shù)取得重大突破。

　　空間站將實現(xiàn)更長時間防護(hù)

　　在天宮一號防護(hù)工程實踐快要收官之時，團隊開始著眼載人三期工程，針對空間站更長的在軌時間、更大的組裝規(guī)模、更苛刻的防護(hù)需求，全面啟動了空間站防護(hù)設(shè)計新進(jìn)程。

　　團隊以自主可控和可持續(xù)發(fā)展為宗旨，提出了“材料立足國內(nèi)、指標(biāo)對標(biāo)國際”的研發(fā)原則，決定自主開發(fā)性能更先進(jìn)的復(fù)合材料填充式防護(hù)結(jié)構(gòu)。

　　面對這一目標(biāo)，第一關(guān)首先需攻克材料問題。團隊提出了“基于沖擊壓力的防護(hù)材料評估方法”，該方法能夠定量評估材料防護(hù)性能，簡單有效地從國內(nèi)幾十種復(fù)合材料中篩選出了具有防護(hù)潛力的兩種材料；團隊又通過數(shù)百次數(shù)值仿真計算和試驗，掌握了復(fù)合材料重量和位置等參數(shù)對防護(hù)性能的影響規(guī)律。后續(xù)，設(shè)計師可以根據(jù)需求輕松設(shè)計出最優(yōu)性能的防護(hù)結(jié)構(gòu)。

　　目前先進(jìn)防護(hù)結(jié)構(gòu)已成功應(yīng)用于空間站天和核心艙、問天實驗艙、夢天實驗艙防護(hù)，我國空間站防護(hù)結(jié)構(gòu)性能指標(biāo)達(dá)到國際先進(jìn)水平。隨著我國空間站一步步建造完成并長期在軌運行，空間碎片防護(hù)團隊將為空間站筑起牢不可破的防護(hù)堡壘，為航天員們的生命保障提供堅強保護(hù)。(完)