9月30日午間，經(jīng)過(guò)約1小時(shí)的天地協(xié)同，問(wèn)天實(shí)驗(yàn)艙完成轉(zhuǎn)位。這是我國(guó)首次利用轉(zhuǎn)位機(jī)構(gòu)在軌實(shí)施大體量艙段轉(zhuǎn)位操作。問(wèn)天實(shí)驗(yàn)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(dá)20多噸的問(wèn)天實(shí)驗(yàn)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(fǎng)了來(lái)自中國(guó)航天科技集團(tuán)有限公司的專(zhuān)家們。
9月30日在北京航天飛行控制中心拍攝的問(wèn)天實(shí)驗(yàn)艙轉(zhuǎn)位畫(huà)面。這是問(wèn)天實(shí)驗(yàn)艙與天和核心艙分離，采用平面轉(zhuǎn)位方式進(jìn)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(guó)空間站建造所必須突破的關(guān)鍵技術(shù)之一?？此坪?jiǎn)單，卻融合了前向撤離、艙段轉(zhuǎn)位、側(cè)向?qū)拥雀唠y度動(dòng)作。來(lái)自航天科技集團(tuán)五院的專(zhuān)家告訴記者，艙段轉(zhuǎn)位期間，由百余公斤的轉(zhuǎn)位機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)20多噸的問(wèn)天實(shí)驗(yàn)艙進(jìn)行大范圍轉(zhuǎn)移，如同“用一根扁擔(dān)挑起兩頭大象”，屬于動(dòng)力學(xué)特性最脆弱的狀態(tài)，兩端輕微振動(dòng)就可能產(chǎn)生嚴(yán)重后果。為確保結(jié)構(gòu)安全，必須暫時(shí)關(guān)閉組合體姿態(tài)主動(dòng)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(wèn)天實(shí)驗(yàn)艙如果直接與空間站組合體進(jìn)行側(cè)向?qū)?，?huì)因?yàn)橘|(zhì)心偏差對(duì)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(xiǎn)。
“就像用手推一根木棍的底部，如果沿著它的方向直推過(guò)去的話(huà)，木棍會(huì)徑直向前走。如果從側(cè)面撞過(guò)去，木棍則會(huì)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(tuán)八院空間站系統(tǒng)產(chǎn)品保證經(jīng)理魏智解釋說(shuō)。
為了讓問(wèn)天實(shí)驗(yàn)艙的轉(zhuǎn)位過(guò)程變得更加平穩(wěn)，航天科技集團(tuán)八院805所對(duì)接與轉(zhuǎn)位研制團(tuán)隊(duì)幾經(jīng)論證，并綜合對(duì)比國(guó)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(wèn)天實(shí)驗(yàn)艙在同一平面內(nèi)進(jìn)行轉(zhuǎn)位，此時(shí)由于質(zhì)心的運(yùn)動(dòng)軌跡也處在一個(gè)平面，轉(zhuǎn)位動(dòng)作對(duì)空間站組合體的姿態(tài)擾動(dòng)較小，更易于控制空間站的姿態(tài)。同時(shí)，本次轉(zhuǎn)位任務(wù)的成功，也離不開(kāi)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(shí)施了機(jī)械臂輔助貨運(yùn)飛船轉(zhuǎn)位試驗(yàn)，是問(wèn)天實(shí)驗(yàn)艙轉(zhuǎn)位前的一次正式預(yù)演，先后完成了機(jī)械臂捕獲天舟二號(hào)、對(duì)接機(jī)構(gòu)分離、天舟二號(hào)轉(zhuǎn)位以及再次對(duì)接等一系列預(yù)定動(dòng)作，為本次問(wèn)天實(shí)驗(yàn)艙轉(zhuǎn)位任務(wù)的成功實(shí)施奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。
航天科技集團(tuán)五院空間站問(wèn)天實(shí)驗(yàn)艙副主任設(shè)計(jì)師羅超表示，正是由于各分系統(tǒng)的高效配合，進(jìn)一步確保了此次任務(wù)期間空間站組合體的運(yùn)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(mèng)天實(shí)驗(yàn)艙發(fā)射、交會(huì)對(duì)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）
