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)驗艙完成轉位。這是我國首次利用轉位機構在軌實(shí)施大體量艙段轉位操作。問(wèn)天實(shí)驗艙轉位完成后，空間站組合體由兩艙“一”字構型轉變?yōu)閮膳摗癓”構型。如何在太空中讓重達20多噸的問(wèn)天實(shí)驗艙完成平面轉位？怎樣確保各分系統高效配合？記者采訪(fǎng)了來(lái)自中國航天科技集團有限公司的專(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)驗艙轉位畫(huà)面。這是問(wèn)天實(shí)驗艙與天和核心艙分離，采用平面轉位方式進(jìn)行轉位。新華社記者 郭中正 攝
空間站艙段轉位技術(shù)是中國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、艙段轉位、側向對接等高難度動(dòng)作。來(lái)自航天科技集團五院的專(zhuān)家告訴記者，艙段轉位期間，由百余公斤的轉位機構驅動(dòng)20多噸的問(wèn)天實(shí)驗艙進(jìn)行大范圍轉移，如同“用一根扁擔挑起兩頭大象”，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)生嚴重后果。為確保結構安全，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)下完成艙段轉位。
此外，問(wèn)天實(shí)驗艙如果直接與空間站組合體進(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，甚至會(huì )出現滾轉失控的風(fēng)險。
“就像用手推一根木棍的底部，如果沿著(zhù)它的方向直推過(guò)去的話(huà)，木棍會(huì )徑直向前走。如果從側面撞過(guò)去，木棍則會(huì )發(fā)生較大的偏轉。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?！焙教炜萍技瘓F八院空間站系統產(chǎn)品保證經(jīng)理魏智解釋說(shuō)。
為了讓問(wèn)天實(shí)驗艙的轉位過(guò)程變得更加平穩，航天科技集團八院805所對接與轉位研制團隊幾經(jīng)論證，并綜合對比國際空間站的轉位方案，創(chuàng )造性地提出了“平面式轉位方案”。
魏智介紹，我們采用的方案是讓問(wèn)天實(shí)驗艙在同一平面內進(jìn)行轉位，此時(shí)由于質(zhì)心的運動(dòng)軌跡也處在一個(gè)平面，轉位動(dòng)作對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)，本次轉位任務(wù)的成功，也離不開(kāi)空間站各分系統間的大力協(xié)同。
此前，工程總體于2022年1月6日組織實(shí)施了機械臂輔助貨運飛船轉位試驗，是問(wèn)天實(shí)驗艙轉位前的一次正式預演，先后完成了機械臂捕獲天舟二號、對接機構分離、天舟二號轉位以及再次對接等一系列預定動(dòng)作，為本次問(wèn)天實(shí)驗艙轉位任務(wù)的成功實(shí)施奠定了堅實(shí)基礎。
航天科技集團五院空間站問(wèn)天實(shí)驗艙副主任設計師羅超表示，正是由于各分系統的高效配合，進(jìn)一步確保了此次任務(wù)期間空間站組合體的運行穩定和安全。
后續，空間站組合體將以“L”構型在軌飛行，等待夢(mèng)天實(shí)驗艙發(fā)射、交會(huì )對接后，還將轉位形成空間站三艙“T”構型組合體。（記者胡喆、宋晨）
