Vào ngày 29 tháng 4, tên lửa đẩy Trường Chinh 5B Yao-2 đã đưa mô-đun lõi của trạm vũ trụ Thiên Hà lên không trung thành công tại Bãi phóng Vũ trụ Văn Xương ở Trung Quốc.Đây là một thời khắc lịch sử khác trong lịch sử chuyến bay vũ trụ có người lái của nước tôi sau thành công hoàn toàn của chuyến bay đầu tiên của tên lửa đẩy Trường Chinh 5B vào tháng 5 năm 2020.
Trạm vũ trụ có người lái Trung Quốc, gọi tắt là Trạm vũ trụ Trung Quốc hay Trạm vũ trụ Thiên Cung, là một hệ thống phòng thí nghiệm không gian mang đặc điểm Trung Quốc được lắp ráp trên quỹ đạo.Độ cao quỹ đạo của trạm vũ trụ là 400-450 km, góc nghiêng là 42-43 độ, trạm vũ trụ có người lái được đặt tên là “Thiên Cung”, và tàu vũ trụ chở hàng được đặt tên là “Tianzhou”.Trạm vũ trụ Trung Quốc sử dụng “Mô-đun lõi Thiên Hà”, “Mô-đun thí nghiệm Vấn Thiên” và “Mô-đun thí nghiệm Mạnh Thiên” ba cabin làm cấu hình cơ bản.
Mô-đun lõi Thiên Hà là trung tâm chỉ huy và điều khiển của trạm vũ trụ trong tương lai.Cuộc sống hàng ngày của các phi hành gia sẽ được thực hiện tại đây và một số thí nghiệm khoa học vũ trụ và thí nghiệm kỹ thuật nhất định sẽ được thực hiện tại đây.Để giúp cuộc sống lâu dài của các phi hành gia trong không gian trở nên thoải mái hơn, mô-đun lõi cung cấp khoảng 50 mét khối không gian cho các phi hành gia làm việc và sinh sống.Ngoài việc nâng cấp khu vực ngủ nghỉ, khu vệ sinh đặc biệt và khu thể thao cũng được bổ sung.Ngoài ra, WIFI có thể được kết nối Internet trong cabin lõi.Với hệ thống khổng lồ như vậy, nhu cầu sử dụng điện tương ứng cũng được nâng lên gần gấp 3 lần so với “Thiên Cung số 2”, đòi hỏi khả năng bảo vệ nguồn điện mạnh mẽ.
Trong không gian, nguồn năng lượng duy nhất cho mô-đun lõi là năng lượng mặt trời. Do đó, cabin lõi Thiên Hà được trang bị hai cặp cánh pin mặt trời diện tích lớn, diện tích một cánh là 67 mét vuông.Nó chuyển đổi năng lượng mặt trời thành năng lượng điện ở khu vực được chiếu sáng để sử dụng cho toàn bộ cabin, đồng thời tích trữ năng lượng cho pin để sử dụng khi cabin lõi bay về khu vực có bóng râm.Công suất phát điện ban đầu của hai bộ cánh pin mặt trời này vượt quá 18.000 watt, vượt xa bất kỳ tàu vũ trụ nào trước đây của Trung Quốc.
Sải cánh đơn của cánh pin mặt trời của “Thiên Cung-2” chỉ là 3 mét, và việc triển khai cánh đơn của cánh pin của cabin lõi Thiên Hà đã tăng lên 12,6 mét.Không gian tải của phương tiện phóng bị hạn chế và các nhà phát triển đã áp dụng cánh pin mặt trời linh hoạt để triển khai đa chiều và nhiều bước lần đầu tiên ở Trung Quốc, và vấn đề này đã được giải quyết một cách khéo léo.Hưởng lợi từ việc ứng dụng pin mặt trời gali arsenide ba điểm nối với hiệu suất chuyển đổi quang điện hiệu suất cao,chúng cùng với pin lithium-ion năng lượng đặc biệt cao tạo thành một hệ thống năng lượng mạnh mẽ để cung cấp nguồn điện đủ và đáng tin cậy, liên tục cho trạm vũ trụ.
Một chức năng đặc biệt khác của cánh pin năng lượng mặt trời trong cabin lõi là toàn bộ cánh có thể được tháo rời và chuyển đi trong quỹ đạo.Do các cánh pin mặt trời của cabin lõi sẽ bị chặn sau khi hoàn thành việc xây dựng trạm vũ trụ tiếp theo, điều này sẽ ảnh hưởng đến việc phát điện, hai cánh pin mặt trời có thể được các phi hành gia và cánh tay robot tháo rời và chuyển ra bên ngoài cabin và được lắp ở đuôi cabin thử nghiệm cho những lần phóng tiếp theo.Trên giàn, kênh cung cấp điện được xây dựng lại trên quỹ đạo để thực hiện chức năng mở rộng năng lượng trên quỹ đạo.
Trạm vũ trụ đã hoạt động ổn định trong thời gian dài trên quỹ đạo và các phi hành gia ở lại trong thời gian dài.Sự an toàn của nhà ga là vấn đề quan trọng nhất.Khi trạm vũ trụ chạy vào vùng tối nơi ánh nắng mặt trời không thể chiếu vào, pin lithium-ion có nhiệm vụ cung cấp năng lượng cho toàn bộ cabin.Làm thế nào để đảm bảo an toàn cho pin?
Các nhà nghiên cứu đã tìm ra giải pháp sau thời gian dài nghiên cứu.Họ đã thiết kế mộtsống thọ, dung lượng lớn, độ an toàn caopin lithium-ion đáp ứng nhu cầu hoạt động của trạm vũ trụ.Pin sử dụng màng ngăn bằng gốm có tác dụng ngăn ngừa đoản mạch bên trong rất tốt.Đồng thời, vật liệu chống cháy được sử dụng trong bộ pin để tránh pin bị cháy do nhiệt độ cao.
Được biết, có 6 bộ pin lithium-ion trong khoang lõi của trạm vũ trụ, mỗi bộ có 66 ô đơn.Các nhà nghiên cứu cũng thiết kế một hệ thống quản lý pin lithium thông minh để đạt được khả năng kiểm soát sạc pin lithium có độ chính xác cao, độ tin cậy cao và độ an toàn cao.Cơ chế bảo vệ ba cấp độ được kích hoạt khi pin đang sạc và giám sát nhiệt độ được thực hiện.Khi nhiệt độ sạc cao hơn giá trị nhiệt độ an toàn đã cài đặt, pin sẽ được sạc ngay lập tức.
Trong quá trình trạm vũ trụ hoạt động trên quỹ đạo hơn 10 năm, các phi hành gia cần định kỳ thay pin lithium trên quỹ đạo.Làm thế nào để đảm bảo hoạt động an toàn của phi hành gia mà không ảnh hưởng đến nguồn điện bình thường của trạm vũ trụ?Các nhà phát triển đã cung cấp “bảo hiểm kép” cho hoạt động thay thế pin lithium.Khoang lõi có hai kênh điện.Khi một trong các kênh cần được thay thế bằng pin, kênh còn lại sẽ được sử dụng làm nguồn điện chính.Ở mỗi kênh nguồn, khi cần thay pin ở thiết bị nào, thiết bị đó sẽ tắt nguồn, hai thiết bị còn lại có thể đảm bảo cung cấp điện bình thường cho kênh này.
Ngoài ra, các nhà nghiên cứu còn lắp đặt hai công tắc phân đoạn song song trong mô-đun pin lithium-ion.Bằng cách giảm điện áp của bộ pin xuống dải điện áp an toàn của cơ thể con người, nó đáp ứng yêu cầu điện áp an toàn 36 volt của cơ thể con người và bảo vệ các phi hành gia trên hiện trường.An toàn cá nhân trong quá trình bảo trì đường sắt.
Sau khi mô-đun lõi được phóng thành công, nhiệm vụ tiếp theo sẽ là tàu vũ trụ chở hàng “Tianzhou II”, sau đó tàu vũ trụ có người lái sẽ được phóng.Sau khi “Tianzhou II” cập bến mô-đun lõi, nó sẽ chở ba phi hành gia.Tàu vũ trụ “Thần Châu XII” cũng sẽ bước vào giai đoạn chuẩn bị phóng.Việc phóng mô-đun lõi Thiên Hà chính thức mở màn mở đầu cho việc xây dựng trạm vũ trụ của Trung Quốc, đồng thời cũng là cột mốc quan trọng trong lịch sử tàu vũ trụ có người lái của Trung Quốc.Nó đánh dấu việc xây dựng trạm vũ trụ của nước ta đã bước vào giai đoạn triển khai đầy đủ và đặt nền móng vững chắc cho những sứ mệnh tiếp theo.
2021-05-03
