航天技术试验领域：为未来我国航天技术发展和空间应用提供有力的技术支撑

2023年8月18日下午，载人航天工程空间应用与发展情况介绍会在中国科学院空间应用工程与技术中心召开，集中介绍载人航天工程立项实施以来特别是空间站建造期间空间科学、空间应用、空间技术领域取得的进展成果，以及未来发展前景。会上，航天科技集团五院航天技术试验领域项目副经理郭佩介绍了航天技术试验领域的有关情况。

航天科技集团五院航天技术试验领域项目副经理郭佩介绍有关情况

(资料图片)

空间站工程航天技术试验领域取得的代表性成果

我国空间站工程航天技术试验领域作为空间站应用任务的一个重要领域，由五院总体设计部负责抓总研制。

领域面向中国宇航发展战略需求和航天技术前沿，为未来我国航天技术发展和空间应用提供有力的技术支撑。通过各类航天技术在轨试验项目实施，将航天各领域和各类航天器所需在我国空间站开展的先进技术试验需求转化为丰硕的技术成果，牵引、推动航天技术创新，促进中国航天“更好、更快、更省”发展。

在成果方面，航天技术试验领域完成了“立方星在轨部署发射器试验”等四个天舟一号项目的在轨试验，达到了预期试验效果，圆满完成了天舟一号飞行任务。

2022年10月，航天技术试验领域航天基础试验机柜随梦天实验舱入轨。航天基础试验机柜为各类载荷在轨试验提供机、电、热、信息等标准化接口，支持各类试验项目的在轨滚动实施，为航天新技术的创新发展提供了强大的验证平台。

航天基础试验机柜入轨以来，已成功完成在轨功能测试和“斯特林热电转换”等多个项目在轨试验，取得了丰硕的试验成果。

立方星在轨部署发射器试验有关情况

“立方星在轨部署发射器试验”是在天舟一号货运飞船上成功实现立方星在轨部署发射关键技术的在轨验证。验证并掌握了立方星释放机构标准套筒式分离释放装置、低冲击高可靠可重复压紧释放技术、分离发射过程非接触式测量技术等各项关键技术，关键技术处于国内领先、国际先进水平。

航天技术试验领域组织对在轨验证成果进行总结，并用于后续产品优化设计，相关产品已经圆满完成天舟五号立方星在轨释放任务。

近期在空间站开展的航天技术试验有关情况

首次斯特林热电转换技术在轨验证情况

斯特林热电转换技术是空间新能源的关键技术之一，具有结构简单、效率高、质量轻、启动快、振动小及噪声低等优点，在未来深空探测等不依赖太阳能的空间任务中，具有良好的应用前景。

该试验目前已完成在轨试验任务，实现了我国首次斯特林热电转换技术的在轨实验，验证了空间微重力环境下双活塞自由运动的间隙密封、相位保持等关键技术，获取了空间环境下动力学与热力学强耦合特性等关键参数，为未来深空探测新型电源系统的工程应用奠定了坚实的基础。

在本次在轨试验中，装置全程运行稳定，性能指标超出预期验证目标，其中热电转换效率（同等温比条件下）等综合技术指标达到了国际先进水平。

首次导电环磨屑在轨观测情况

航天技术试验领域导电环磨屑试验装置自与航天基础试验机柜一起随空间站梦天实验舱发射入轨以来，至今已开展了为期半年多的导电环磨屑在轨观测试验。截至目前，实现了我国首次在轨对导电环磨屑产生过程和团簇现象的观测。

该试验是我国首次开展的探明带电磨屑在真空、微重力以及复杂电磁场环境共同作用下的运动和分布规律的技术试验。导电环磨屑试验装置首批上行4个子样，覆盖了金合金、银合金和铜合金等三种材料以及盘式导电环和柱式导电环两个种类；成型方式上覆盖了叠装式和灌封式。

经过连续试验，试验装置在部分圆柱导电环上成功观测到磨屑的在轨产生过程和团簇现象以及导电环接触阻抗变化现象，试验取得重大进展。

首次液态金属空间热管理在轨试验情况

液态金属的导热和吸纳热量能力远大于传统导热剂，能够实现高热量的快速散发，在航空航天、先进能源、大功率器件等领域具有很高的应用价值。

基于液态金属的散热系统具有结构简单、传热能力强、控温均匀度高、振动小及噪声低等优点，能够高效、可靠地实现高温热源与热电转换装置之间的热传递，且能够为大功率电子器件或大功率设备提供高性能的热冲击应对能力。

航天技术试验领域面向未来航天器能源系统发展和产业应用需求，开展了液态金属空间热管理关键技术在轨试验验证项目，采用了低熔点、生物安全性高且化学特性稳定的铋基金属，在空间微重力环境下开展流动散热和相变控温技术的特性研究和试验验证。

该试验装置全程运行稳定，验证了空间微重力环境下铋基金属受控熔化、膨胀缓冲、对流换热和相变控温等关键技术，获取了液态金属层流-湍流过渡区纯强迫对流换热特性数据和微重力环境下相变控温能力的特性数据，为液态金属高热流密度散热系统设计提供了关键技术依据。

航天技术试验领域的后续工作计划

航天技术试验领域一方面继续开展空间站建造阶段试验项目的在轨试验，及时总结和推广试验成果，另一方面根据工程总体部署，分批次征集、遴选、论证和实施空间站应用与发展阶段的试验项目。

航天技术试验领域根据领域总体研究规划，空间站应用与发展阶段将开展在轨制造与建造技术、机器人与自主系统技术、新型能源与推进技术、环控与生保系统技术、航天器共性新技术5个研究主题下空间大型设施在轨组装技术等29个研究方向的技术试验。

目前，领域根据工程总体统一部署，对已发布的5个指南和22个研究方向正在开展宣讲和项目征集工作，以期持续取得相关研究方向的技术试验成果，实现我国航天核心技术的战略储备。

航天技术试验后续的应用效益

航天技术试验领域试验项目具有成果产出快的突出特点，领域在立项论证到在轨实施的项目全周期范围内，将成果总结和推广应用作为一项重要工作持续推进，目前取得的应用效益主要包括：

在热控技术方面，利用液态金属空间热管理在轨试验成果，实现了液态金属散热器设计优化；在应用成果推广方面，预期将应用于高性能笔记本电脑液态金属强效散热模组，可同时为笔记本电脑CPU和GPU实现高效散热，助力笔记本电脑CPU和GPU性能的满额释放。

斯特林热电转换技术作为一种高效能源技术，利用其在轨验证技术成果和在轨飞行试验数据，将推动其在不依赖太阳能的深空探测任务中的应用。

导电环磨屑试验已在圆柱导电环成功实现磨屑分布和阻抗变化规律的观测，在轨试验数据方面，为后续改进各类航天器的空间圆柱导电环产品设计、提高空间机电产品的可靠性奠定了良好的基础。

利用标准型立方星在轨部署发射器的在轨试验成果，实现了我国首次在空间站组合体阶段释放立方星，并形成基于国际立方星标准的微纳卫星发射器货架式产品。