随着我国首艘货运飞船天舟一号与天宫二号在4月22日顺利会师完成“初吻”，一场被誉为“太空加油”的推进剂在轨补加技术验证，也将随之上演。据专家介绍，因为太空补加过程复杂，近30个步骤，因此整个补加过程要持续五天。

在轨补加推进剂，给太空中的航天器“加油”，可以大大延长航天器寿命，是建设空间站的关键技术之一。

按计划，我国将于2022年建成的空间站将运行在距离地球393公里的轨道上。虽然空间站周围空间环境的气体已经很稀薄，但空间站依然会受到空气阻力的影响，导致轨道高度缓慢下降，如果要保持原有的轨道高度，就必须消耗推进剂推动空间站轨道的上升。但受航天器载荷能力限制，不可能一次带足燃料，必须通过后续发射货运飞船进行持续不断的能量补充。可以说，推进剂在轨补加技术是空间站组装建造和长期运营在能源供给问题上必须打通的“最后一公里”难题。

目前，国际上掌握了在轨推进剂补加技术的只有俄罗斯和美国等少数国家，其中，实现在轨加注应用的只有俄罗斯。欧空局、加拿大、日本等机构和国家在此方面也进行着积极的研究探索，国际上在该领域的比拼从未停歇。围绕在轨补加技术，各国也提出了气体回用法、被压法、放空法和贯通法等不同方法，我国科研人员经过比对调研，选用的是无增压气体损耗的气体回用法，这种方法系统设计难度较大，但气体资源利用率高，一旦突破以后对于今后空间站建设具有重大意义。

中国空间技术研究院货运飞船系统总体副主任设计师雷剑宇向记者简要介绍了本次天舟一号“太空加油”的过程：当天舟一号和天宫二号对接锁紧后，首先检查补加装置和管路的气密性；随后，天宫二号上的压气机将手风琴状的膜盒储箱中的气体压回气瓶中，这样不仅做到了被补加方的增压气体无损耗，同时在天舟一号和天宫二号的燃料储箱间形成了压力差；随后，推进剂在压力差的作用下，自动从压力高的天舟一号储箱流入压力低的天宫二号储箱，当两侧压力恢复一致时，加注工作完成。最后，为保持管路清洁以便可以进行后续多次补加，需对对两个航天器分离时留在补加管路里的推进剂进行吹除，同时吹除过程中尽可能不污染飞行器表面。

值得注意的是，在加注过程中，一定要保证要保证两个航天器管路对接精准，不漏“油”。为此，研制人员为它安装了多台液路浮动断接器。当天舟一号和天宫二号的对接机构完成对接后，液路浮动断接器可以通过浮动来消除对接上的偏差，从而实现精准对接。而安装在天宫二号上的“补加驱动器”是太空加油的关键单机之一。接到系统加注指令后，它将控制液体管路阀门的开关，同时调节流量、流速，确保两个航天器之间的推进剂补加安全进行。

雷剑宇说，这里所说的“油”，其实是分为“燃烧剂”和“氧化剂”两种推进剂，两者不能“见面”，否则会发生爆炸，所以推进剂补加系统实际是由燃烧剂加注系统和氧化剂加注系统两套系统独立组成的。“两套系统加注时序不同，采用物理隔离，每套系统中还有一组备份管路。”

作为天舟一号研制的抓总单位，中国空间技术研究院对补加系统的组成、控制、诊断等进行了一整套详细的设计和顶层验证，经过多次地面试验，天舟一号可以充分满足天宫二号的推进剂补加需求。雷剑宇透露说，“因为太空补加过程复杂，分为29个步骤，每步都需要精细控制，整个补加过程要持续五天。”

按照天舟一号飞行任务计划，伴随与天宫二号的三次交会对接，共将实施三次在轨推进剂补加。“本次天舟一号突破和掌握推进剂补加技术，将为我国空间站组装建造和长期运营扫除在能源供给问题上的最后障碍。”雷剑宇表示，展望未来，在轨补加技术前景广阔，可以在此基础上发展出“在轨补加平台”等，建设“太空加油站”为卫星等航天器提供推进剂补加服务，甚至在未来，还可以建立中国人的“深空加油站”，为挺进深空提供动力支持。

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