一鼓作气闯四关
■王翔
目前，在轨加注技术的应用以俄罗斯、美国为典型代表。最早的在轨加注于1978年在苏联的航天器上实现，已成功完成了多次在轨补给。他们采用隔膜式贮箱和挤压式系统，将推进剂从服务贮箱传输至目标贮箱。而美国是从上世纪80年代就开始进行在轨补给技术的研究，并成功实现了在轨演示验证。
俄罗斯和美国的发展现状恰好代表了在轨加注的两大类应用方向：一类是以目标飞行器为先，对其进行长期、例行、多次补加，典型的例子是载人空间站接受货运飞船的补加。对于这种加注方式，科研人员通常会将复杂的补加系统配置在空间站上，货运飞船这一方则系统简单、成本也较低。
国际空间站的核心舱以及为其补加的欧空局ATV货运飞船都直接采用了俄罗斯的技术和产品。我国将在天宫二号与天舟货运飞船的飞行试验中验证自主研发的加注技术，并将用于后续的载人空间站。
另一类是以服务飞行器为主，对目标飞行器进行有限次数的补加或救援。如今，大多数的卫星在轨加注延寿和救援维护研究项目都属于此类应用。目前，包括我国在内的多个国家都在进行这类加注方式的研究和应用，不过，只有美国进行过多次的在轨试验。
虽然在轨加注可以通过多种原理实现，但它们共同面临多道技术难关。一是补加系统的设计，包括补加与推进系统的一体化设计、可靠性与安全性设计、加注策略、补加过程控制、故障诊断与处理等。二是微重力环境下的气液管理，以及一些规避气液管理的措施，如气液隔离或液路自适应补偿方法等。三是加注监测技术，包括推进剂流量、剩余量及泄露监测等。四是对接与加注接口装置。此外，对于不同的补加方法，还有相应的关键设备需要研究。
采用在轨试验的方法可以对与微重力相关的一些关键技术进行有效的验证。我们期待，天舟一号能一鼓作气，勇闯上述4大技术难关，实现在轨加注技术的突破。
（作者为中国航天科技集团五院空间站系统总指挥）
