专家详解问天实验舱太空“华丽转身”

2022-10-01 08:03  来源: 新华社

9月30日午间,经过约1小时的天地协同,问天实验舱完成转位。这是我国首次利用转位机构在轨实施大体量舱段转位操作。问天实验舱转位完成后,空间站组合体由两舱“一”字构型转变为两舱“L”构型。如何在太空中让重达20多吨的问天实验舱完成平面转位?怎样确保各分系统高效配合?记者采访了来自中国航天科技集团有限公司的专家们。

9月30日在北京航天飞行控制中心拍摄的问天实验舱转位画面。这是问天实验舱与天和核心舱分离,采用平面转位方式进行转位。新华社记者 郭中正 摄

空间站舱段转位技术是中国空间站建造所必须突破的关键技术之一。看似简单,却融合了前向撤离、舱段转位、侧向对接等高难度动作。来自航天科技集团五院的专家告诉记者,舱段转位期间,由百余公斤的转位机构驱动20多吨的问天实验舱进行大范围转移,如同“用一根扁担挑起两头大象”,属于动力学特性最脆弱的状态,两端轻微振动就可能产生严重后果。为确保结构安全,必须暂时关闭组合体姿态主动控制,让空间站在自由漂浮状态下完成舱段转位。

此外,问天实验舱如果直接与空间站组合体进行侧向对接,会因为质心偏差对空间站姿态造成较大影响,甚至会出现滚转失控的风险。

“就像用手推一根木棍的底部,如果沿着它的方向直推过去的话,木棍会径直向前走。如果从侧面撞过去,木棍则会发生较大的偏转。在太空的微重力状态下,偏离质心的力足以让空间站的姿态失稳。”航天科技集团八院空间站系统产品保证经理魏智解释说。

为了让问天实验舱的转位过程变得更加平稳,航天科技集团八院805所对接与转位研制团队几经论证,并综合对比国际空间站的转位方案,创造性地提出了“平面式转位方案”。

魏智介绍,我们采用的方案是让问天实验舱在同一平面内进行转位,此时由于质心的运动轨迹也处在一个平面,转位动作对空间站组合体的姿态扰动较小,更易于控制空间站的姿态。同时,本次转位任务的成功,也离不开空间站各分系统间的大力协同。

此前,工程总体于2022年1月6日组织实施了机械臂辅助货运飞船转位试验,是问天实验舱转位前的一次正式预演,先后完成了机械臂捕获天舟二号、对接机构分离、天舟二号转位以及再次对接等一系列预定动作,为本次问天实验舱转位任务的成功实施奠定了坚实基础。

航天科技集团五院空间站问天实验舱副主任设计师罗超表示,正是由于各分系统的高效配合,进一步确保了此次任务期间空间站组合体的运行稳定和安全。

后续,空间站组合体将以“L”构型在轨飞行,等待梦天实验舱发射、交会对接后,还将转位形成空间站三舱“T”构型组合体。(记者胡喆、宋晨)

编辑:葛泓雨责任编辑:马兰