問天實驗艙高難度轉位 中國太空站變「L」準備迎「T」

中國太空站進入「變型金剛」階段！中國太空站問天實驗艙（周五）順利完成歷來首次高難度轉位，問天實驗艙、天和核心艙由原本的成一直線，變成從側面對接，太空站呈「L」型。大型艙段轉位風險和難度不小，但這是在軌建造多段式太空站的必要技術。中國太空站今年稍後會迎來第二個實驗艙——夢天。夢天亦會首先和天和核心艙直線對接，之後再靠機械臂轉往側面，與問天相對，整個太空站屆時會呈「T」型，完成建造。

中國載人航天工程辦公室消息指，北京時間2022年9月30日12時44分，經過約1小時的天地協同，問天實驗艙完成轉位。

轉位期間，問天實驗艙首先完成相關狀態設置，而後與天和核心艙分離，之後採用平面轉位90度方式，與節點艙側向端口再對接。

這是中國首次利用轉位機構在軌實施大體量艙段轉位操作。問天實驗艙轉位完成後，太空站組合體由兩艙「一」字構型轉變為兩艙「L」構型。後續，太空站組合體將以「L」字構型在軌飛行，等待夢天實驗艙發射、交會對接後，還將轉位形成太空站三艙「T」字構型組合體。

看似簡單 實為高難度組合拳

太空站艙段轉位技術是中國太空站建造必須突破的關鍵技術之一。這個看似簡單的動作，實則是太空站任務和研制團隊的一次大的考驗，是融合了前向撤離、艙段轉位、側向對接等高難度動作的「組合拳」。

本次轉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計驗證工作。

艙段轉位期間，由百餘公斤的轉位機構驅動20餘噸的實驗艙大範圍轉移，如同用一根扁擔挑起兩頭大象，屬於動力學特性最脆弱的狀態，兩端輕微振動就可能產生嚴重後果。為確保結構安全，必須暫時關閉組合體姿態主動控制，讓太空站在自由漂浮狀態下完成艙段轉位。

可是，讓太空站組合體這樣一個幾十噸的「龐然大物」在太空中處於被動穩定的狀態談何容易。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」「要不再讓組合體轉個身，向後轉位！」「這樣一來組合體靠重力作用像鐘擺一樣穩定了對地軸，靠問天實驗艙上兩個大型太陽翼像羽毛球一樣穩定了偏航軸，從而形成三軸被動穩定飛行狀態」......在研制人員的思路碰撞中，本次轉位中發揮關鍵作用的被動穩定轉位方案逐漸明確。

此前，在2022年1月6日，實施了機械臂輔助貨運飛船轉位試驗，這是問天實驗艙轉位前的一次正式預演，先後完成了機械臂捕獲天舟二號、對接機構分離、天舟二號轉位、兩艙再次對接等一系列預定動作，為本次問天實驗艙轉位任務的成功實施奠定了堅實基礎。

本次轉位任務的成功，離不開太空站各分系統間大力協同。據中國航天科技集團五院太空站問天實驗艙副主任設計師羅超介紹，「過程中，太空站機械臂分系統始終作為轉位機構的備份手段，保障平台安全；GNC分系統始終精準控制，確保組合體以最高穩定度進入停控狀態；測控與通信分系統在天地間搭建起暢通的通信鏈路，傳輸高清圖像，使得整個轉位過程100%受控；數管分系統發揮『智能大腦』作用，處置一系列覆雜指令，全程零差錯......」由於各分系統的高效配合，使得此次任務在僅一個小時左右的時間圓滿完成，進一步確保了太空站組合體安全。

按照計劃，太空站L構型組合體將持續飛行1個月，後續還將迎接夢天實驗艙組成T字構型，形成三艙基本構型的中國太空站。

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責任編輯：連兆鋒