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