2023年8月18日下午，載人航天工程空間應用與發展情況介紹會在中國科學院空間應用工程與技術中心召開，集中介紹載人航天工程立項實施以來特別是空間站建造期間空間科學、空間應用、空間技術領域取得的進展成果，以及未來發展前景。會上，航天科技集團五院航天技術試驗領域項目副經理郭佩介紹了航天技術試驗領域的有關情況。
航天科技集團五院航天技術試驗領域項目副經理郭佩介紹有關情況
空間站工程航天技術試驗領域取得的代表性成果
【資料圖】
我國空間站工程航天技術試驗領域作為空間站應用任務的一個重要領域，由五院總體設計部負責抓總研制。
領域面向中國宇航發展戰略需求和航天技術前沿，為未來我國航天技術發展和空間應用提供有力的技術支撐。通過各類航天技術在軌試驗項目實施，將航天各領域和各類航天器所需在我國空間站開展的先進技術試驗需求轉化為豐碩的技術成果，牽引、推動航天技術創新，促進中國航天“更好、更快、更省”發展。
在成果方面，航天技術試驗領域完成了“立方星在軌部署發射器試驗”等四個天舟一號項目的在軌試驗，達到了預期試驗效果，圓滿完成了天舟一號飛行任務。
2022年10月，航天技術試驗領域航天基礎試驗機柜隨夢天實驗艙入軌。航天基礎試驗機柜為各類載荷在軌試驗提供機、電、熱、信息等標準化接口，支持各類試驗項目的在軌滾動實施，為航天新技術的創新發展提供了強大的驗證平臺。
航天基礎試驗機柜入軌以來，已成功完成在軌功能測試和“斯特林熱電轉換”等多個項目在軌試驗，取得了豐碩的試驗成果。
立方星在軌部署發射器試驗有關情況
“立方星在軌部署發射器試驗”是在天舟一號貨運飛船上成功實現立方星在軌部署發射關鍵技術的在軌驗證。驗證并掌握了立方星釋放機構標準套筒式分離釋放裝置、低沖擊高可靠可重復壓緊釋放技術、分離發射過程非接觸式測量技術等各項關鍵技術，關鍵技術處于國內領先、國際先進水平。
航天技術試驗領域組織對在軌驗證成果進行總結，并用于后續產品優化設計，相關產品已經圓滿完成天舟五號立方星在軌釋放任務。
近期在空間站開展的航天技術試驗有關情況
首次斯特林熱電轉換技術在軌驗證情況
斯特林熱電轉換技術是空間新能源的關鍵技術之一，具有結構簡單、效率高、質量輕、啟動快、振動小及噪聲低等優點，在未來深空探測等不依賴太陽能的空間任務中，具有良好的應用前景。
該試驗目前已完成在軌試驗任務，實現了我國首次斯特林熱電轉換技術的在軌實驗，驗證了空間微重力環境下雙活塞自由運動的間隙密封、相位保持等關鍵技術，獲取了空間環境下動力學與熱力學強耦合特性等關鍵參數，為未來深空探測新型電源系統的工程應用奠定了堅實的基礎。
在本次在軌試驗中，裝置全程運行穩定，性能指標超出預期驗證目標，其中熱電轉換效率（同等溫比條件下）等綜合技術指標達到了國際先進水平。
首次導電環磨屑在軌觀測情況
航天技術試驗領域導電環磨屑試驗裝置自與航天基礎試驗機柜一起隨空間站夢天實驗艙發射入軌以來，至今已開展了為期半年多的導電環磨屑在軌觀測試驗。截至目前，實現了我國首次在軌對導電環磨屑產生過程和團簇現象的觀測。
該試驗是我國首次開展的探明帶電磨屑在真空、微重力以及復雜電磁場環境共同作用下的運動和分布規律的技術試驗。導電環磨屑試驗裝置首批上行4個子樣，覆蓋了金合金、銀合金和銅合金等三種材料以及盤式導電環和柱式導電環兩個種類；成型方式上覆蓋了疊裝式和灌封式。
經過連續試驗，試驗裝置在部分圓柱導電環上成功觀測到磨屑的在軌產生過程和團簇現象以及導電環接觸阻抗變化現象，試驗取得重大進展。
首次液態金屬空間熱管理在軌試驗情況
液態金屬的導熱和吸納熱量能力遠大于傳統導熱劑，能夠實現高熱量的快速散發，在航空航天、先進能源、大功率器件等領域具有很高的應用價值。
基于液態金屬的散熱系統具有結構簡單、傳熱能力強、控溫均勻度高、振動小及噪聲低等優點，能夠高效、可靠地實現高溫熱源與熱電轉換裝置之間的熱傳遞，且能夠為大功率電子器件或大功率設備提供高性能的熱沖擊應對能力。
航天技術試驗領域面向未來航天器能源系統發展和產業應用需求，開展了液態金屬空間熱管理關鍵技術在軌試驗驗證項目，采用了低熔點、生物安全性高且化學特性穩定的鉍基金屬，在空間微重力環境下開展流動散熱和相變控溫技術的特性研究和試驗驗證。
該試驗裝置全程運行穩定，驗證了空間微重力環境下鉍基金屬受控熔化、膨脹緩沖、對流換熱和相變控溫等關鍵技術，獲取了液態金屬層流-湍流過渡區純強迫對流換熱特性數據和微重力環境下相變控溫能力的特性數據，為液態金屬高熱流密度散熱系統設計提供了關鍵技術依據。
航天技術試驗領域的后續工作計劃
航天技術試驗領域一方面繼續開展空間站建造階段試驗項目的在軌試驗，及時總結和推廣試驗成果，另一方面根據工程總體部署，分批次征集、遴選、論證和實施空間站應用與發展階段的試驗項目。
航天技術試驗領域根據領域總體研究規劃，空間站應用與發展階段將開展在軌制造與建造技術、機器人與自主系統技術、新型能源與推進技術、環控與生保系統技術、航天器共性新技術5個研究主題下空間大型設施在軌組裝技術等29個研究方向的技術試驗。
目前，領域根據工程總體統一部署，對已發布的5個指南和22個研究方向正在開展宣講和項目征集工作，以期持續取得相關研究方向的技術試驗成果，實現我國航天核心技術的戰略儲備。
航天技術試驗后續的應用效益
航天技術試驗領域試驗項目具有成果產出快的突出特點，領域在立項論證到在軌實施的項目全周期范圍內，將成果總結和推廣應用作為一項重要工作持續推進，目前取得的應用效益主要包括：
在熱控技術方面，利用液態金屬空間熱管理在軌試驗成果，實現了液態金屬散熱器設計優化；在應用成果推廣方面，預期將應用于高性能筆記本電腦液態金屬強效散熱模組，可同時為筆記本電腦CPU和GPU實現高效散熱，助力筆記本電腦CPU和GPU性能的滿額釋放。
斯特林熱電轉換技術作為一種高效能源技術，利用其在軌驗證技術成果和在軌飛行試驗數據，將推動其在不依賴太陽能的深空探測任務中的應用。
導電環磨屑試驗已在圓柱導電環成功實現磨屑分布和阻抗變化規律的觀測，在軌試驗數據方面，為后續改進各類航天器的空間圓柱導電環產品設計、提高空間機電產品的可靠性奠定了良好的基礎。
利用標準型立方星在軌部署發射器的在軌試驗成果，實現了我國首次在空間站組合體階段釋放立方星，并形成基于國際立方星標準的微納衛星發射器貨架式產品。
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