9月30日午間，經(jīng)過約1小時的天地協(xié)同，問天實驗艙完成轉(zhuǎn)位。這是我國首次利用轉(zhuǎn)位機構(gòu)在軌實施大體量艙段轉(zhuǎn)位操作。問天實驗艙轉(zhuǎn)位完成后，空間站組合體由兩艙“一”字構(gòu)型轉(zhuǎn)變?yōu)閮膳摗癓”構(gòu)型。如何在太空中讓重達20多噸的問天實驗艙完成平面轉(zhuǎn)位？怎樣確保各分系統(tǒng)高效配合？記者采訪了來自中國航天科技集團有限公司的專家們。
9月30日在北京航天飛行控制中心拍攝的問天實驗艙轉(zhuǎn)位畫面。這是問天實驗艙與天和核心艙分離，采用平面轉(zhuǎn)位方式進行轉(zhuǎn)位。新華社記者 郭中正 攝
空間站艙段轉(zhuǎn)位技術(shù)是中國空間站建造所必須突破的關(guān)鍵技術(shù)之一?？此坪唵危瑓s融合了前向撤離、艙段轉(zhuǎn)位、側(cè)向?qū)拥雀唠y度動作。來自航天科技集團五院的專家告訴記者，艙段轉(zhuǎn)位期間，由百余公斤的轉(zhuǎn)位機構(gòu)驅(qū)動20多噸的問天實驗艙進行大范圍轉(zhuǎn)移，如同“用一根扁擔挑起兩頭大象”，屬于動力學(xué)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。
此外，問天實驗艙如果直接與空間站組合體進行側(cè)向?qū)?，會因為質(zhì)心偏差對空間站姿態(tài)造成較大影響，甚至?xí)霈F(xiàn)滾轉(zhuǎn)失控的風(fēng)險。
“就像用手推一根木棍的底部，如果沿著它的方向直推過去的話，木棍會徑直向前走。如果從側(cè)面撞過去，木棍則會發(fā)生較大的偏轉(zhuǎn)。在太空的微重力狀態(tài)下，偏離質(zhì)心的力足以讓空間站的姿態(tài)失穩(wěn)?！焙教炜萍技瘓F八院空間站系統(tǒng)產(chǎn)品保證經(jīng)理魏智解釋說。
為了讓問天實驗艙的轉(zhuǎn)位過程變得更加平穩(wěn)，航天科技集團八院805所對接與轉(zhuǎn)位研制團隊幾經(jīng)論證，并綜合對比國際空間站的轉(zhuǎn)位方案，創(chuàng)造性地提出了“平面式轉(zhuǎn)位方案”。
魏智介紹，我們采用的方案是讓問天實驗艙在同一平面內(nèi)進行轉(zhuǎn)位，此時由于質(zhì)心的運動軌跡也處在一個平面，轉(zhuǎn)位動作對空間站組合體的姿態(tài)擾動較小，更易于控制空間站的姿態(tài)。同時，本次轉(zhuǎn)位任務(wù)的成功，也離不開空間站各分系統(tǒng)間的大力協(xié)同。
此前，工程總體于2022年1月6日組織實施了機械臂輔助貨運飛船轉(zhuǎn)位試驗，是問天實驗艙轉(zhuǎn)位前的一次正式預(yù)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)位以及再次對接等一系列預(yù)定動作，為本次問天實驗艙轉(zhuǎn)位任務(wù)的成功實施奠定了堅實基礎(chǔ)。
航天科技集團五院空間站問天實驗艙副主任設(shè)計師羅超表示，正是由于各分系統(tǒng)的高效配合，進一步確保了此次任務(wù)期間空間站組合體的運行穩(wěn)定和安全。
后續(xù)，空間站組合體將以“L”構(gòu)型在軌飛行，等待夢天實驗艙發(fā)射、交會對接后，還將轉(zhuǎn)位形成空間站三艙“T”構(gòu)型組合體。（記者胡喆、宋晨）
