夢天艙是如何轉位的？為什么要轉位？
來源：大眾網(wǎng) 發(fā)布時間：2022-11-03 16:19:15
北京時間2022年11月3日9時32分，空間站夢天實驗艙順利完成轉位。神舟十四號航天員乘組隨后將進入夢天實驗艙。
夢天實驗艙轉位完成標志著中國空間站“T”字基本構型在軌組裝完成，向著建成空間站的目標邁出了關鍵一步。
為什么要轉位？
轉位動作在我國空間站的建造及后續(xù)任務實施中發(fā)揮了重要作用。“問天”“夢天”兩個實驗艙在發(fā)射后，首先與天和核心艙進行前向交會對接，再通過轉位動作從天和核心艙前向對接口移動到側向停泊口，從而完成空間站“T”字基本構型的建造任務。
為什么不能在實驗艙發(fā)射后，通過側向交會對接，直接到天和核心艙的兩側呢？中國航天科技集團五院專家介紹說，有兩方面原因：一是實驗艙與空間站組合體進行側向對接，會因為質心偏差對空間站姿態(tài)造成較大影響，甚至可能會有滾轉失控的風險；二是根據(jù)空間站建造方案，兩個實驗艙將在天和核心艙的側向永久停泊，如果選擇側向交會對接，首先需要在天和核心艙兩個側向端口分別配置一套交會對接設備，并且這兩套設備只能使用一次，造成資源的浪費。由此可見，兩個實驗艙先與核心艙進行前向交會對接，再通過轉位移至核心艙側向停泊口的方案設計是最優(yōu)的。
不過，兩個實驗艙在轉位任務安排上有些差異。問天實驗艙在經(jīng)過發(fā)射和交會對接后，開展了航天員出艙等一系列任務，而后開展轉位。與問天實驗艙不同，夢天實驗艙在發(fā)射、交會對接后直接轉位，待形成“T”字構型組合體后，再開展在軌測試、航天員駐留等任務。
為什么是“T”字構型？
2022年7月，問天實驗艙發(fā)射，與天和核心艙完成交會對接，空間站組合體呈兩艙“一”字構型。9月底，問天實驗艙轉位成功，空間站組合體變?yōu)閮膳?ldquo;L”字構型。幾天前，夢天實驗艙發(fā)射成功并與天和核心艙完成前向交會對接，空間站組合體呈橫向且不對稱的“T”字構型。剛剛，夢天實驗艙完成轉位，三艙最終呈現(xiàn)“T”字構型。
那么，為什么是“T”字構型呢？中國航天科技集團五院空間站系統(tǒng)總指揮王翔表示：“為了使航天器易于運動控制，構型要保證主結構和質量分布盡量對稱、緊湊，以獲得好的質量特性。”
轉位后的“T”字構型結構對稱，從姿態(tài)控制、組合體管理上都是比較穩(wěn)定的構型，易于組合體的飛行，且由于其受到的地心引力、大氣擾動等影響較為均衡，空間站姿態(tài)控制消耗的推進劑和其他資源較少。若采用非對稱構型，組合體的力矩、質心與所受到的干擾相對于姿態(tài)控制、軌道來說都不是對稱的，其飛行效率更低，控制模式更加復雜，一旦構型發(fā)生偏轉，就需要付出額外的代價和資源將其控回。
為確保夢天實驗艙轉位任務順利實施，中國航天科技集團五院研制團隊精心安排、周密部署，制定了轉位方案。轉位過程中，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，使得整個轉位過程100%受控；機械臂分系統(tǒng)始終作為轉位機構的備份手段，保障平臺安全；熱控分系統(tǒng)負責整個空間站組合體的溫度控制，包括向太空輻射散熱與熱管理；空間站機GNC分系統(tǒng)始終精準控制，確保組合體以最高穩(wěn)定度進入停控狀態(tài)；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。各分系統(tǒng)的高效配合，使得此次任務僅用約1小時就圓滿完成。
1+1+1=1
中國空間站在設計之初就運用了系統(tǒng)科學的思想：系統(tǒng)的各部分各自獨立，組成系統(tǒng)時又相互聯(lián)系、相互作用，有機地形成一個整體。
三艙形成“T”字構型后，以“1+1+1=1”的理念構建成為“組合體核心”。其中，由天和核心艙進行統(tǒng)一的組合體管理，包括姿態(tài)軌道控制、載人環(huán)境、熱控、信息通信等；問天實驗艙與天和核心艙互為備份，可隨時接替天和核心艙對空間站組合體進行統(tǒng)一管理和控制；問天實驗艙、夢天實驗艙為開展艙內外科學實驗，提供支持。三艙協(xié)同配合、有機統(tǒng)一，構成更加完整可靠的空間站組合體。
值得一提的是，夢天實驗艙上還配置了由中國航天科技集團五院結構機構分系統(tǒng)研制的貨物氣閘艙與艙外展開試驗平臺，今后需要安裝在艙外的科學試驗設備，可通過貨運飛船運送到空間站，再通過貨物氣閘艙把載荷送到艙外，由機械臂或者航天員安裝到艙外平臺上，從而實現(xiàn)艙外試驗項目的不斷更新。
責任編輯：陳曉芳
