4月27日晚，万众瞩目的“太空加油”上演。天舟一号货运飞船和天宫二号空间实验室的组合体，在距地面393公里的太空轨道，在高速飞行中点滴不漏地完成了推进剂补加。

验证推进剂在轨补加技术，是本次天舟一号最重要的任务之一，也是后续我国建造空间站极为关键的技术，突破和掌握推进剂补加技术，能够解决空间站能源供给问题，使空间站长期运行、航天员长期驻守空间站成为可能。

“太空加油”的顺利完成，以及天舟一号成功运送“太空快递”，标志着天舟一号任务取得圆满成功，我国载人航天工程“三步走”完成了第二步，明升中国航天迈入了“空间站时代”。

推进剂补加实施持续5天，后续还将进行两次

4月23日7时26分，天舟一号与天宫二号组合体开始进行持续5天的推进剂补加试验。这是天宫二号与货运飞船进行的第一次推进剂补加，也是我国首次推进剂补加试验。

“太空加油”与空中加油相比，高出的不仅是离地面的高度，更是技术复杂程度。补加实施持续5天，地面需要进行补加全过程、长时间的状态监视与控制，对地面自动化监控提出了更高要求。补加过程十分复杂，推进剂补加试验分为多个阶段，步骤多达29个。控制风险高，在轨补加是首次实施，涉及船载气、液路设备，减压阀超压、液路泄漏等情况都会危害整船安全，地面控制必须确保无误。

据北京航天飞行控制中心飞控总体主任设计师姜萍介绍，在太空实施推进剂补加，涉及氧化剂、燃烧剂两种推进剂，对设计的安全性、可靠性提出了更严、更高的要求，还需要考虑两个航天器目标、上百个阀门、几百米长的管路，以及几十种关键设备、软件的控制。此外，整个补加流程包含这么多步骤，每个步骤又包含很多分支及指令，这些步骤和指令层层约束、环环相扣，不能有一处出现错误。

航天专家介绍，天舟一号与天宫二号对接之后，通过两个航天器之间产生的气体压力，把推进剂从天舟一号上源源不断输送到天宫二号上，虽然看起来和地面加油差不多，但是要真正实现，却并不容易。

在轨推进剂补加主要通过安装在对接机构上的4路推进剂补加液路浮动断接器来实现，这就相当于加油的管路和油枪都安装在了对接机构上。为了保证推进剂不泄漏，液路浮动断接器的总装精度很高。

“以往的对接机构也有电路浮动断接器，主要实现两个飞行器对接后的信号对接，而此次增加的液路浮动断接器则是实现在轨补加的连接通道。既然是连接通道，对接精度必须要更高。”专家说。

此外，在对接及浮动断接器插合等“加油”前准备工作就绪后，还要对货运飞船和空间实验室连接起来的补加管路系统进行检漏，确保补加过程中无泄漏及补加系统的安全。为此，研制人员在地面进行了多轮试验验证，确保在轨补加前检漏这一安全手段的顺利进行。

针对推进剂补加，天舟一号上还有个创新的设计。目前，国内空间飞行器只含有单一的推进系统，为飞行器提供动力。天舟一号货运飞船除含有满足常规推进功能的推进系统外，也有为空间实验室和空间站进行在轨补加推进剂的补加系统，而且两者是一体化设计。所谓一体化设计，就是推进系统与补加系统之间连接起来，在不影响各自独立功能的前提下，实现补加系统的推进剂可以供应推进系统的发动机工作，推进系统的推进剂可以用于补加，从而实现推进剂的最大利用。另外，在某个系统故障时，可以通过隔离及切换，确保推进和补加功能均可顺利完成。

首次推进剂在轨补加任务完成后，天舟一号货运飞船在后续阶段还将对天宫二号再进行两次在轨补加，让这一技术更加完善。

加完“油”后的清洁管路也是关键环节

“太空加油”还有个开关，就是补加驱动器。据专家介绍，补加驱动器是在轨补加任务中的关键单机，是智能的管路控制单元。它在接收到系统指令后，控制液体管路阀门的开关，同时调节流量、流速，保证推进剂补加过程安全进行。它其实是安装在天宫二号上的。

“与天宫二号相伴的大半年时光里，补加驱动器早已熟悉了太空中的各项工作和环境，并多次开展在轨试验验证，只等天宫二号与天舟一号交会对接后大展拳脚。”明升中国航天科技集团八院对接机构控制子系统副主任设计师丁承华说。

加完了“油”，还要清洁管路即管路吹除，这也是“太空加油”的一个关键环节。

航天专家介绍，在货运飞船完成对空间实验室的推进剂补加后，为保持管路清洁以便可以进行后续多次补加，要对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。为了在太空真空环境下吹除液体推进剂，两个研制团队一起先后进行了多轮推进剂吹除试验，确定了吹除方案，在地面验证后可用于在轨补加后的推进剂吹除。

管路吹除也是在地面飞行控制技术人员“指挥”着航天器来完成，任务中，阀门打开顺序、时间间隔都必须分毫不差，否则就可能造成推进剂冻结，堵塞补加管路。

“我们的推进剂补加流程动态规划技术能够很好地解决这个问题，确保了补加过程顺利进行。”姜萍说。