新京报讯（记者 李玉坤）5月30日，天舟二号货运飞船在万众瞩目中成功与空间站天和核心舱完成对接。为确保这趟太空送货之旅顺利平安，天舟二号打造了众多新设备。
中继终端建立太空“天路”
天舟二号货运飞船一进入太空，由航天科技(000901,股吧)集团五院西安分院研制的中继终端就会第一时间开机，随后与天链中继卫星实现“太空握手”建立星间链路，从而搭建了从天舟二号中继终端到中继卫星再到地面的“太空天路”。有了这条“天路”，地面测控人员就可以通过地面遥测遥控方式，对飞船姿态进行控制，并与地面建立通信联系，实现对天舟二号货运飞船的“远程驾驶”。
通过中继终端所搭建的天基测控通信系统，可以对天和核心舱和天舟二号进行同时测控、同时进行高速数据传输，所建立的星间链路可以实时向地面传输交会对接画面，为两个航天器的太空交会对接全程提供通信链路保障,确保了天舟二号在绝大部分时间都能与地面进行实时通信。
“动态体检”确保在复杂宇宙射线中工作
天舟二号在与天和核心舱对接后，必须保证自身各项生保系统参数符合要求，航天员方可进入其中。航天科技集团五院510所研制的综合显示单元，作为天舟二号的“动态体检表”，能够起到在航天员进入后全天候监控生保参数，提供预警、报警的功能。
与神舟飞船的综合显示单元相比，货运飞船各系统的复杂度、需监控的参数类型和数量都成倍增长，对仪表显示系统的功能要求也更高。针对货运飞船任务特点，五院510所首次应用了新型高性能处理器平台，进一步提高数据处理能力。
为了确保在复杂宇宙射线和高能粒子条件下高速硬件系统正常工作的能力，研制团队开展了上百次仿真和实物验证试验，解决了高速电子线路抗辐照加固的难题；设计了具有自主知识产权的GUI系统，代码量仅为普通操作系统的1%，采用了特殊的内存管理技术，使之不会出现死机、蓝屏等现象；开发了适应空间环境的红外触摸屏，航天员在穿着航天服、戴着手套等情况下，也可以有效地进行触摸操作，减轻在轨操作负担。
新增遮光板，为正推发动机撑起“遮阳伞”
天舟二号飞行模式复杂，与核心舱形成组合体在轨飞行期间，飞船尾部对日可能会出现推进舱内的发动机温度环境过高的情况。为了减少太阳热流的影响，推进舱总装设计团队增加了特殊的遮光隔热装置，相当于为正推发动机撑起了一把“遮阳伞”。
“增加遮光装置，需要对推进舱尾部的结构、支架进行相应的更改，在有限的空间内合理布局，既要起到遮光的作用，又不能与发动机过近，以免发射阶段产生的振动让遮光装置触碰到发动机。”八院天舟货运飞船推进舱总装主任设计师李传吟说道。为此，研制团队做了大量的仿真分析以验证新增的遮光板可以对发动机工作性能产生有效保护。“新增遮光板后，发动机喷管处温度可大幅降低，为空间站组合体的在轨飞行控制提供了有力支撑。”
应对并网供电，将多余的电分流
在核心舱与货运飞船成功对接后，组合体飞行模式下，为确保各舱段及货运飞船自身的发电能力，核心舱与货运飞船将实现并网供电。
届时，核心舱可以为货运飞船提供最高2000瓦的供电。虽然与核心舱这位“大户”相比，货运飞船供电能力仅有核心舱供电能力的三分之一，但在关键时刻，货运飞船也能为核心舱提供1000瓦左右的供电，贡献其微薄的力量。
“核心舱给货运飞船供电，主要是考虑到货运飞船安装在核心舱的尾部，且货运飞船太阳电池翼体积较小，容易受到空间站其他组合体的遮挡。货运飞船给核心舱供电，则是为了应对未来空间站可能会出现的极个别特殊情况，这也彰显了整个空间站组合体供电的灵活性和可靠性。”货运飞船电源分系统主任设计师王振绪介绍。
为了接受来自核心舱2000瓦的电力馈赠，货运飞船自身需要经历一个高压并网适应过程。针对以上问题，研制人员开展了一系列的验证实验，确保满足货运飞船正常运行要求。
货运飞船在与核心舱并网供电的时候，多余的电怎么处理？研制人员自有办法。王振绪介绍，在天舟二号舱内，安装有分流调节器，通过分流调节器，可以将太阳电池翼多余的电分流。“后续还会有多个组合体联合供电的挑战，但电源分系统总能适应。这是空间站时代电源分系统的智能化管理。”
设置7种充电控制方式，提高锂电池容量
此次任务的另一个特点，是天舟二号飞船在入轨后，将在6.5小时内实现与核心舱的快速对接。而在之前，交会对接安排在入轨后的第二天。这让电源分系统的锂离子蓄电池感到“压力山大”。
要知道，锂离子蓄电池的使命，从货运飞船发射前1小时就开始。之后的发射、飞行、入轨，在太阳帆板展开前，都是由锂离子蓄电池进行供电。而在交会对接时，为减少对接冲击力对太阳帆板的影响，会将太阳帆板置于水平归零状态，这个时候，大部分的电量仍需要锂离子蓄电池来提供。
这时，货运飞船独有的“7种充电控制方式”发挥了作用。据货运飞船电源分系统副主任设计师朱超介绍，根据锂离子蓄电池在轨寿命周期，研制人员设置了7种充电控制方式，分别对应正常模式、故障模式和柔性模式。“为适应快速对接状态，天舟二号采用了与天舟一号不同的充电控制方式，将锂离子蓄电池组的容量提高约10安时，有效保证了电池电量供货运飞船使用。”
朱超介绍，“之前给锂离子蓄电池充电，需要采集太阳帆板的信号。可在太阳电池翼被大面积遮挡的‘假阴影区’，这个信号并不能反映太阳帆板实际在轨状态，将会产生蓄电池过充或欠充的问题。为此，我们优化升级了蓄电池的充电控制方式。”
新的充电控制方式，增加了一个策略，能够全周期监测锂离子蓄电池单体和电池组电压。“不再受太阳帆板被遮挡情况的影响，相当于将蓄电池的充电控制器从1.0版本升级至2.0版本，有效解决了未来空间站复杂组合体情况下锂离子蓄电池充电控制技术难题，提高了货运飞船的可靠性和安全性。”
新京报记者 李玉坤
编辑 罗晓静 校对 李项玲
（李佳佳 HN153）
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