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問天實驗艙如何完美轉(zhuǎn)位?詳細解讀來了
最后更新: 2022-09-30 17:07:359月30日,空間站問天實驗艙從天和核心艙軸向?qū)涌诜蛛x并轉(zhuǎn)位90度至天和核心艙側(cè)向停泊口,兩艙組合體由一字構(gòu)型變?yōu)長構(gòu)型,空間站組合體穩(wěn)定飛行,標志著問天實驗艙轉(zhuǎn)位任務取得圓滿成功。
空間站艙段轉(zhuǎn)位技術(shù)是中國空間站建造必須突破的關(guān)鍵技術(shù)之一。這個看似簡單的動作,實則是空間站任務和研制團隊的一次大的考驗,是融合了前向撤離、艙段轉(zhuǎn)位、側(cè)向?qū)拥雀唠y度動作的“組合拳”。
本次轉(zhuǎn)位任務由中國航天科技集團五院抓總負責。為確保任務順利實施,研制團隊組織實施開展了大量設(shè)計驗證工作。
艙段轉(zhuǎn)位期間,由百余公斤的轉(zhuǎn)位機構(gòu)驅(qū)動二十余噸的實驗艙進行大范圍轉(zhuǎn)移,如同用一根扁擔挑起兩頭大象一樣,屬于動力學特性最脆弱的狀態(tài),兩端輕微振動就可能產(chǎn)生嚴重后果。為確保結(jié)構(gòu)安全,必須暫時關(guān)閉組合體姿態(tài)主動控制,讓空間站在自由漂浮狀態(tài)下完成艙段轉(zhuǎn)位。
可是,讓空間站組合體這樣一個幾十噸的“龐然大物”在太空中處于被動穩(wěn)定的狀態(tài)談何容易。為此,研制團隊進行了多輪頭腦風暴,“要不借鑒鐘擺原理先把組合體立起來試試看”“要不再讓組合體轉(zhuǎn)個身,向后轉(zhuǎn)位!”“這樣一來組合體靠重力作用像鐘擺一樣穩(wěn)定了對地軸,靠問天實驗艙上兩個大型太陽翼像羽毛球一樣穩(wěn)定了偏航軸,從而形成三軸被動穩(wěn)定飛行狀態(tài)”……在研制人員的思路碰撞中,本次轉(zhuǎn)位中發(fā)揮關(guān)鍵作用的被動穩(wěn)定轉(zhuǎn)位方案逐漸明確。
此前,在2022年1月6日,實施了機械臂輔助貨運飛船轉(zhuǎn)位試驗,這是問天實驗艙轉(zhuǎn)位前的一次正式預演,先后完成了機械臂捕獲天舟二號、對接機構(gòu)分離、天舟二號轉(zhuǎn)位、兩艙再次對接等一系列預定動作,為本次問天實驗艙轉(zhuǎn)位任務的成功實施奠定了堅實基礎(chǔ)。
本次轉(zhuǎn)位任務的成功,離不開空間站各分系統(tǒng)間大力協(xié)同。據(jù)中國航天科技集團五院空間站問天實驗艙副主任設(shè)計師羅超介紹,“過程中,空間站機械臂分系統(tǒng)始終作為轉(zhuǎn)位機構(gòu)的備份手段,保障平臺安全;GNC分系統(tǒng)始終精準控制,確保組合體以最高穩(wěn)定度進入??貭顟B(tài);測控與通信分系統(tǒng)在天地間搭建起暢通的通信鏈路,傳輸高清圖像,使得整個轉(zhuǎn)位過程100%受控;數(shù)管分系統(tǒng)發(fā)揮‘智能大腦’作用,處置一系列復雜指令,全程零差錯……”由于各分系統(tǒng)的高效配合,使得此次任務在僅一個小時左右的時間圓滿完成,進一步確保了空間站組合體安全。
按照計劃,空間站L構(gòu)型組合體將持續(xù)飛行1個月,后續(xù)還將迎接夢天實驗艙組成T字構(gòu)型,形成三艙基本構(gòu)型的中國空間站。
(作者 余建斌 郭睿 史紀鑫 商帥)
- 原標題:問天實驗艙如何完美轉(zhuǎn)位?詳細解讀來了
- 責任編輯: 黃一帆 
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