中国空间站上演高难度“太空泊车”问天实验舱完成首次转位

中新社北京9月30日电 题：中国空间站上演高难度“太空泊车” 问天实验舱完成首次转位

作者 马帅莎 郑莹莹 刘艳

9月30日，中国空间站在400公里的高空上演了一场高难度的“太空泊车”，将20多吨的问天实验舱从天和核心舱前向对接口缓慢平移至侧向对接口，完成由“一”字构型到“L”构型的“变形”，以全新姿态等待梦天实验舱的到来。

为何需要“太空泊车”？

此次任务是问天实验舱首次在轨转位。按照规划，在中国空间站组装建造阶段，陆续发射的两个实验舱将对称分布于天和核心舱节点舱的两个侧向停泊口，建成空间站“T”字基本构型。

中国航天科技集团八院空间站系统副总师魏智指出，问天实验舱是中国目前最大的单体航天器，如果直接与空间站组合体进行侧向对接，会因为质心偏差对空间站姿态造成较大影响。

“好比我们用手推一根木棍的底部，如果沿着它的方向直推过去，木棍会径直向前走；如果从侧面撞过去，木棍则会发生较大的偏转。在太空的微重力状态下，偏离质心的力足以‘四两拨千斤’，使空间站的姿态失稳。”魏智说，因此，两个实验舱都需要先轴向对接于核心舱节点舱前向端口，再通过转位，移至侧向停泊口。

国际首次平面式转位

为了让实验舱转位更为平稳，问天实验舱采用了平面转位方式。这是国际上首次用平面转位方案完成航天器的转位动作。

魏智介绍称，和平号空间站采用了翻转式转位方案，舱体完成转位后，其姿态会发生90度的翻转，中国空间站采用的方案则是让问天实验舱在同一平面内进行转位，此时由于质心的运动轨迹处在一个平面，转位动作对空间站组合体的姿态扰动较小，更易于空间站的姿态控制。

然而，与翻转式转位方案相比，平面式转位方案结构设计难度更大，地面试验系统更为复杂。研制团队研发了相应的测试系统进行在轨工作载荷及转位全时序试验验证，以确保实验舱转位任务安全可靠地实施。

纤纤“小臂”显身手

此次转位动作主要由配置在问天实验舱上的转臂机构以及天和核心舱节点舱上的转位基座完成。位于实验舱上的转臂机构，虽像一支纤纤“小臂”，但操作细致灵活，能让20多吨的实验舱起得柔、转得稳、停得准、对得顺。

转臂首先捕获核心舱上的转位基座，也就是将“手”轻轻搭到核心舱上并实现刚性连接，此时，对接机构解锁，随后，转臂缓慢移动舱体，其间，不能出现“急刹”“点刹”，需以低速且匀速的运转模式，降低对空间站组合体的扰动。

在即将到达侧向停泊点时，转臂开启“制动”模式，为了避免电机断电可能带来的“急刹车”，转臂上安装了缓冲耗能装置，既可以避免大惯量冲击造成“小臂骨折”，又能在三分钟内快速消耗舱体转位带来的动能，使实验舱能够精准地停在预定的侧向对接位置。

问天实验舱成功转位至侧向停泊口后，迎来最后一步动作“倒车入库”，也就是与天和核心舱完成侧向再对接。转位机构的位置保持能力可让实验舱以“悬停姿态”做好对接准备，对接机构则采用全新的捕获对接方式“准静态对接技术”，由实验舱的对接机构主动推出对接环实现捕获。(完)

来源：中国新闻网