解读问天实验舱:太空“功夫秀”、三式“定苍穹”

本文转自:中国新闻网
中新网上海7月24日电 题:解读问天实验舱:太空“功夫秀”、三式“定苍穹”
【解读问天实验舱:太空“功夫秀”、三式“定苍穹”】作者 郑莹莹 马帅莎 陈葆娟
24日 , 长征五号B运载火箭冲云破雾 , 将问天实验舱送入预定轨道 。中国航天科技集团八院控制所(简称:八院控制所)载人航天型号技术负责人王有波介绍 , 问天实验舱入轨后 , 会经历交会对接、实验舱对接转位等大动作 , 并会伴随柔性太阳翼二次展开、双自由度控制驱动 , 中国空间站组合体多次姿态调整等动作 , 广袤太空即将上演一场“问天功夫秀” 。
问天第一式:神龙摆尾
问天实验舱入轨后首先对接于天和核心舱前向对接口 , 形成“一”字构型 , 然后组合体以一招“神龙摆尾”转体约180度 , 接着 , 问天实验舱“白鹤亮翅”二次展开太阳翼 , 进入全功率状态 。随后 , 组合体继续调整姿态让自己“站起来” , 从平行于地球方向变为基本垂直于地球的方向 , 同时进行径向角度微调 , 以最小受风面运行 , 来实现最佳的重力梯度稳定和最小的气动扰动 。
解读问天实验舱:太空“功夫秀”、三式“定苍穹”
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7月24日 , 长征五号B遥三运载火箭在文昌航天发射场成功发射 , 送中国空间站问天实验舱上太空 。王淇俊 摄
整个过程中 , 由八院控制所研制的推进分系统控制驱动器会化身“阀门总管” , 按照指令控制各轨道控制阀、姿态控制阀和电磁阀的开关 , 精确调节姿态控制发动机的推力 , 确保组合体能够平稳完成轨道变化、姿态调整等任务 。
问天第二式:四两拨千斤
问天实验舱是中国空间站的重要组成部分 , 同时也是保证空间站正常运行最重要的能源供应者 , 其太阳翼单翼展开长度达27米 。为了实现太阳翼最大的受照面积和最高的发电效能 , 问天实验舱柔性太阳翼不仅能单翼翻转 , 两翼还可以像直升机的螺旋桨一样360度转起来 , 这是中国首次实现大型太阳翼双自由度控制驱动 。
由于太阳翼大若鲲鹏展翅 , 薄如夏蝉之翼 , 转动这么大的太阳电池翼 , 就像在太空中舞动两面巨大的芭蕉扇 , 任何“风吹草动”都会让太阳翼产生很大的抖动 , 甚至将其损坏 。另外 , 太阳电池翼转动不平稳 , 还会直接反作用在空间站上 , 导致空间站控制不平稳 , 让航天员在里面“晕车” 。
因此 , 使太阳翼按照预定轨迹运动的同时保证其运行平稳很关键 。八院研制了大型对日定向装置 , 让太阳翼保持时刻对准太阳 , 就像向日葵跟着太阳转动一样 。
据八院控制所载人航天产品主管设计师付培华介绍 , 为实现高精度稳定控制 , 团队还设计了带运动规划和振动抑制的多级滤波器三闭环控制方案 , 10公斤左右的控制驱动器 , 可精准、稳定地驱动起重达1200公斤的太阳翼 , 堪称“四两拨千斤” 。
问天第三式:乾坤大挪移
几个月后 , 梦天实验舱将发射入轨 , 在那之前 , 问天实验舱会先转位至侧向停泊口 , 将前向对接口预留出来 。问天实验舱自带转位机械臂 , 届时将依靠分布在天和核心舱上的被动对接与转位控制器 , 与问天实验舱上的对接与转位控制器驱动转臂 , 带动实验舱进行“乾坤大挪移” 。
这一过程有一系列动作 , 单机之间要精密配合 。届时 , 中国空间站组合体将形成L构型 , 等待梦天实验舱的到来 , 再经历一番“移形换影”般的操作后 , 最终形成T构型 , 遨游太空 。