國際空間站電力系統(tǒng)壽命將至
簡介:宇航員們?yōu)閲H空間站更換太陽能組件陣列做準備。
2021年2月28日,美國國家航天航空局宇航員凱特·魯賓斯(右上著紅色條紋) 和維克多· 格洛弗在國際空間站第六端口桁架式太陽能電池板的桅桿罐底部工作,為今年晚些時候?qū)⒁b配的新太陽能電池板安裝支架。(圖片來源:美國國家航空航天局電視臺)
兩名太空行走宇航員于星期日(2月28日)為國際空間站(ISS)準備新的太陽能電池板,軌道實驗室重大電力升級工程在宇航員們同頑固的螺栓展開“搏斗”的背景下拉開序幕。
遠征64號的飛行工程師凱特·魯賓斯和維克多·格洛弗都是美國國家航空航天局的宇航員,他們在空間站外為安裝新的太陽能電池板改裝套件,進行了7個多小時的太空行走工作作業(yè)。他們在空間站的左舷邊緣作業(yè),在現(xiàn)有太陽能機翼銳利邊緣底部的2個桅桿罐上安裝一個懸臂和支撐桿,但只安裝了其中一組設(shè)備,第二組設(shè)備是儲備到日后使用的。
美國國家航空航天局官員在最新消息中說:“他們完成了位于上部的支撐硬件的建造,并將其固定在空間站的外部結(jié)構(gòu)上,直到3月5日星期五的下一次太空行走為止,工作才能徹底完成。”
國際空間站最早期的部分是在1998年被送入軌道的,因此迫切需要更換新的太陽能電池板。美國國家航空航天局說,最古老的一組電池板自2000年12月被送入太空以來以來一直在連續(xù)運行,盡管它們的推薦服務(wù)壽命為15年,但仍然運行良好。(其他幾組分別于2006年9月、2007年6月和2009年3月被送入太空)但后來這幾批太陽能電池板的發(fā)電量不如最早先的那批,因此現(xiàn)在才開始了這一系列太空行走工作作業(yè)。
1998年和2005年的國際空間站對比圖
由于太陽能技術(shù)的進步,新的太陽能電池板將比之前的體積更小。據(jù)美國國家航空航天局稱,它們將被鋪設(shè)在當(dāng)前的6組太陽能電池板的前面,這樣新的設(shè)備就可以使用已有電池板的基礎(chǔ)設(shè)施。波音公司(空間站設(shè)備的主要承包商)將在其子公司德國斯派克光譜儀和一家主要供應(yīng)商——DSS(部署空間系統(tǒng))公司的幫助下,共同供應(yīng)這些太陽能電池板。
2021年2月28日,美國國家航空航天局宇航員凱特·魯賓斯(前景著紅色條紋)和維克多·格洛弗在國際空間站6號端口桁架式太陽能電池板的桅桿罐底部工作,為今年晚些時候?qū)⒁b配的新太陽能電池板安裝支架。
太空行走者的目標是使用一個太陽能電池板改裝套件和一些工具在空間站的4B和2B位置上安裝新的陣列支撐結(jié)構(gòu),這些工具被裝在一個長約8英尺(2.5米)、寬度和深度約1英尺(0.3米)的巨大袋子里。魯賓斯和格洛弗用一種特殊的“彈弓”裝置,在遠離國際空間站核心的地方使用乘員安全繩,將用于工作的套件和太陽能電池板支柱拖向空間站的右邊緣。
太空行走指揮官阿特·托馬森(Art Thomason)在周三(2月24日)舉行的新聞發(fā)布會上說:“不幸的是,這個改裝套件非常大,以目前的尺寸,它出不了門?!彼晕覀儽仨毎阉殖蓭讐K,就像組裝家具一樣?!?/p>
托馬森指出,該設(shè)備的質(zhì)量約為330磅(150公斤),工作人員在把所有東西帶到空間站的遠邊緣時需要小心謹慎,因為空間站的遠邊緣即為太陽能電池板的所在地。
“即使我們在太空中沒有重力,但是我們?nèi)匀挥袘T性和質(zhì)量。船員們都知道要小心應(yīng)對,”他說,“當(dāng)他們在那里轉(zhuǎn)移、搬運的時候,他們會格外小心,以確保在轉(zhuǎn)彎的時候,物品保持平穩(wěn),他們會幫助引導(dǎo)袋子的移動方向,因為這比他們以前運送過的東西都更加巨大?!?/p>
托馬森說,工作人員希望在太陽能電池板附近的兩個工地區(qū)安裝兩套支柱。每個工作區(qū),在安裝一個左支柱、一個右支柱和一個中支柱之前,他們都要就地使用一個便攜式束縛腳裝置和系拴錨。宇航員們計劃在每根支柱上安裝隔熱毯,魯賓斯的宇航服上還攜帶了一臺新的高清攝像機,這臺高清攝像機可以為宇航員提供更清晰的視野,這是美國首次為太空行走者安裝此設(shè)備。
然而,在實操中,由于第一個支柱上的一個螺栓起初沒有完全嚙合,導(dǎo)致格洛弗和魯賓斯號的工作進度落后于計劃進度。
美國航天局官員在一則更新的報道中說:“在第一次嘗試時,其中一個螺栓沒有完全嚙合,所以魯賓斯用電鉆將其拔出并重新安裝,然后用棘輪扳手擰緊螺栓,實現(xiàn)了安全配置?!痹诎惭b一個新的太陽能電池板之前,螺栓可能需要進一步固定,該電池板將于今年晚些時候在太空探索技術(shù)公司(埃隆·馬斯克創(chuàng)立的SpaceX公司)的第22次商業(yè)補給服務(wù)任務(wù)中運送到空間站。”
宇航員們隨后設(shè)法組裝了第二組電池板陣列的上部支架,然后將其固定在他們的工作區(qū),以便在3月5日進行的太空行走中安裝。
魯賓斯和日本宇航員野口聰一將在空間站外面進行下一次短途冒險之旅,預(yù)計這次短途旅行將在今天太空行走中完成這項工作的開始部分。它將包括一系列維護任務(wù):排放氨氣,拆卸和更換無線視頻收發(fā)器組件,并在探索號氣閘的隔熱罩上安裝一個“加強件”,以防止在太空行走期間(當(dāng)空間站的一些殘余空氣逃逸到太空中時)隔熱罩爆裂,魯賓斯將負責(zé)EV 1和野口聰一將負責(zé)EV 2。
最近的國際空間站
美國宇航局在一份聲明中提到,隨著時間的推移,太陽能電池板會自然老化,新的電池板將使空間站當(dāng)前的功率水平提高20%至30%,這將使國際空間站恢復(fù)到幾十年前軌道實驗室首次建造時的水平。(電池也是空間站功率的一個因素,特別是在蓄電量方面;太空行走人員花了大約四年時間將舊電池升級到更新更高效的版本,終于在一月份完成了這項工作。)
八個太陽能電池板現(xiàn)在提供大約160千瓦的電力;其中一半儲存供空間站運行到軌道黑暗時使用(空間站每天大約運行到黑暗軌道15次)。美國航天局說,新的太陽能電池板一經(jīng)代替舊的太陽能電池板,考慮到空間站是在陽光下還是在黑暗中等因素,功率最高可以提升到215千瓦。
美國航天局在聲明中還說:“在2021年開始的三次再補給任務(wù)中,當(dāng)?shù)诙ΜF(xiàn)有的電池板達到其設(shè)計壽命的第15年時,這些新的太陽能電池板將在龍飛船( SpaceX Dragon )的無壓后備箱中成對運送到國際空間站。”每組太陽能電池板的安裝都需要兩次太空行走來完成:一次是在工作區(qū)域準備改裝套件,另一次是安裝新的太陽能電池板?!?/p>
太陽能電池板4B有著有趣的歷史。早在2007年,空間站和航天飛機上的宇航員在部署新交付的電池板陣列時,就注意到一處撕裂。他們停止了部署工作,并向位于休斯頓的美國宇航局任務(wù)控制中心咨詢解決方案。
宇航員斯科特-帕拉津斯基在太空行走作業(yè)
結(jié)果是一次史詩般的太空行走——修復(fù)過程僅用了幾天就完成了——宇航員斯科特-帕拉津斯基在加拿大2號機械臂和一個用于維修的延長件上進行太空行走。帕拉津斯基處于運行軌道上在軌使用修復(fù)工具,小心地將全動力電池陣列的裂縫縫合在一起。那個11月份,在帕拉津斯基、他的同組船員和地面控制人員共同努力下,受損的電池板陣列才得以完成部署。修復(fù)部分今天仍在使用。
BY:??Elizabeth Howell
FY: 靜守蔡徐坤
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