光明日報記者 張蕾 光明日報通訊員 任昕宇 蘇際聰 毛凌野

　　11月3日9時(shí)32分，夢(mèng)天實(shí)驗艙順利完成轉位，中國空間站組合體實(shí)現了“T”字基本構型，即以天和核心艙為對稱(chēng)軸，問(wèn)天實(shí)驗艙與夢(mèng)天實(shí)驗艙分布于天和核心艙節點(diǎn)艙的兩個(gè)側向停泊口。

　　在我國空間站的建造及后續任務(wù)實(shí)施中，艙體的轉位動(dòng)作發(fā)揮著(zhù)重要作用。關(guān)于轉位，相信這些問(wèn)題的答案，你一定想知道……

　　為什么要轉位

　　問(wèn)天、夢(mèng)天兩個(gè)實(shí)驗艙在發(fā)射后，首先與天和核心艙進(jìn)行前向交會(huì )對接，再通過(guò)轉位動(dòng)作從天和核心艙的前向對接口移動(dòng)到側向停泊口，從而完成空間站“T”字基本構型的建造任務(wù)。

　　為什么不能在實(shí)驗艙發(fā)射后，直接側向交會(huì )對接到天和核心艙的兩側呢？據航天科技集團五院空間站系統總指揮王翔介紹，主要有兩方面原因：一是實(shí)驗艙與空間站組合體直接進(jìn)行側向對接，會(huì )因為質(zhì)心偏差對空間站姿態(tài)造成較大影響，甚至可能會(huì )有滾轉失控的風(fēng)險；二是根據空間站建造方案，兩個(gè)實(shí)驗艙將在天和核心艙的側向永久停泊，如果選擇側向交會(huì )對接，就需要在天和核心艙的兩個(gè)側向端口分別配置一套交會(huì )對接設備，并且這兩套設備只能使用一次，造成資源浪費。“由此可見(jiàn)，兩個(gè)實(shí)驗艙先與核心艙進(jìn)行前向交會(huì )對接，再通過(guò)轉位移至核心艙側向停泊口的方案設計是最優(yōu)的。”王翔強調。

　　不過(guò)，他表示，兩個(gè)實(shí)驗艙在轉位任務(wù)安排上有些差異：?jiǎn)?wèn)天實(shí)驗艙在經(jīng)過(guò)發(fā)射和交會(huì )對接后，先開(kāi)展航天員出艙等一系列任務(wù)，而后再轉位；夢(mèng)天實(shí)驗艙則在發(fā)射、交會(huì )對接后直接轉位，待形成“T”字構型組合體后，再開(kāi)展在軌測試、航天員駐留等任務(wù)。

　　為什么是“T”字構型

　　2022年7月，問(wèn)天實(shí)驗艙成功發(fā)射并與天和核心艙完成交會(huì )對接，空間站組合體呈兩艙“一”字構型。9月底，問(wèn)天實(shí)驗艙轉位成功，空間站組合體變?yōu)閮膳摗癓”字構型。幾天前，夢(mèng)天實(shí)驗艙成功發(fā)射并與天和核心艙完成前向交會(huì )對接，空間站組合體呈橫向且不對稱(chēng)的“T”字構型。此次，夢(mèng)天實(shí)驗艙完成轉位，三艙最終呈現真正的“T”字構型。

　　為什么是“T”字構型呢？據悉，構型要保證主結構和質(zhì)量分布盡量對稱(chēng)、緊湊，以獲得好的質(zhì)量特性，易于控制航天器的運動(dòng)。

　　誠然，轉位后空間站的“T”字構型結構對稱(chēng)，從姿態(tài)控制、組合體管理上都比較穩定，顯然更易于組合體的飛行，而且受到地心引力、大氣擾動(dòng)等影響較為均衡，姿態(tài)控制消耗的推進(jìn)劑和其他資源較少。“若采用非對稱(chēng)構型，空間站組合體的力矩、質(zhì)心與受到的干擾，相對于姿態(tài)控制、軌道來(lái)說(shuō)都不對稱(chēng)，飛行效率更低，控制模式也更加復雜，一旦發(fā)生偏轉，就需要付出額外的資源和代價(jià)將其控制回來(lái)。”王翔解釋。

　　為確保夢(mèng)天實(shí)驗艙轉位任務(wù)順利實(shí)施，航天科技集團五院研制團隊精心安排、周密部署了轉位方案。轉位過(guò)程中，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(gè)轉位過(guò)程100%受控；機械臂分系統始終作為轉位機構的備份手段，保障平臺安全；熱控分系統負責整個(gè)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GNC（制導、導航與控制）分系統始終精準控制，確保組合體以最高穩定度進(jìn)入停控狀態(tài)；數管分系統發(fā)揮“智能大腦”作用，處置一系列復雜指令，全程零差錯。得益于各分系統的高效配合，此次任務(wù)僅用約1小時(shí)就圓滿(mǎn)完成。

　　為什么能“1+1+1=1”

　　中國空間站在設計之初就運用了系統科學(xué)的思想，即系統的各部分相對獨立，組成系統時(shí)則相互聯(lián)系、作用，有機地形成一個(gè)整體。

　　三艙形成“T”字構型后，便以“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(jìn)行統一的組合體管理，包括姿態(tài)軌道控制、載人環(huán)境、熱控、信息通信等；問(wèn)天實(shí)驗艙與天和核心艙互為備份，問(wèn)天實(shí)驗艙可隨時(shí)接替天和核心艙對空間站組合體進(jìn)行統一管理和控制；問(wèn)天實(shí)驗艙、夢(mèng)天實(shí)驗艙為開(kāi)展艙內外科學(xué)實(shí)驗提供支持。三艙如此協(xié)同配合、有機統一，構成更加完整可靠的空間站組合體。

　　值得一提的是，夢(mèng)天實(shí)驗艙上還配置了由航天科技集團五院研制的貨物氣閘艙與艙外展開(kāi)試驗平臺。“今后，需要安裝在艙外的科學(xué)試驗設備可通過(guò)貨運飛船運送到空間站，再通過(guò)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(shí)現艙外試驗項目的不斷更新。”王翔表示。

　　（光明日報北京11月3日電）

　　《光明日報》（ 2022年11月04日 08版）