[環球時報報道 記者 余建斌 樊巍]11月3日9時32分,空間站夢天實驗艙順利完成轉位。據中國載人航天工程辦公室消息,11月3日15時12分,神舟十四號航天員乘組順利進入夢天實驗艙。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任務實施中發揮了重要作用。“問天”“夢天”兩個實驗艙在發射后,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。
3日,夢天實驗艙順利完成轉位。
為什么不能在實驗艙發射后,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造成較大影響,甚至可能會有滾轉失控的風險;二是根據空間站建造方案,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是最優的。
不過,兩個實驗艙在轉位任務安排上有些差異。問天實驗艙在經過發射和交會對接后,開展了航天員出艙等一系列任務,而后開展轉位。夢天實驗艙在發射、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,空間站組合體變為兩艙“L”字構型。幾天前,夢天實驗艙發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。11月3日,夢天實驗艙完成轉位,三艙最終呈現“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。”
全國空間探測技術首席科學傳播專家龐之浩在接受《環球時報》記者采訪時表示,“T”字構型有三大好處。首先是能夠保證質心居中,節省姿態控制所需要的能量;其次是兩個實驗艙的氣閘艙分別位于“T”字一橫的端頭,因此在正常泄壓或異常隔離時,均不會影響其他密封艙段構成連貫空間,從而能保證它的安全性;最后是“T”字構型能使裝在兩個尺寸、質量、大小一致的實驗艙末端的大型太陽能電池翼不管空間站以何種姿態飛行,都能夠照上太陽。
轉位后的“T”字構型結構對稱,從姿態控制、組合體管理上都是比較穩定的構型,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,一旦構型發生偏轉,就需要付出額外的代價和資源將其控回。
“中國空間站‘T’字基本構型各艙段平展布局極大提升了對應用載荷的支持能力”,航天科技集團八院夢天實驗艙總體主任設計師吳軍在接受《環球時報》采訪時表示,“T”字構型使得中國空間站穩穩地飛行在太空,宛如給中國夢插上了翅膀,極好地詮釋了中國特色和時代特征。這一構型方案契合國情,特色鮮明,“這就是中國空間站該有的模樣”。
1+1+1=1
中國空間站在設計之初就運用了系統科學的思想:系統的各部分各自獨立,組成系統時又相互聯系、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一的組合體管理,包括姿態軌道控制、載人環境、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。三艙協同配合、有機統一,構成更加完整可靠的空間站組合體。
“中國空間站建站為應用,只有當中國空間站三艙組合完畢,并且形成‘T’字構型,我們才能說實現了預定的設計目標”,中國航天科技集團五院空間站系統副總設計師柏林厚此前在接受《環球時報》記者采訪時介紹稱,中國空間站的三個主體艙段只有實現了“T”字基本構型,空間站上的供電,信息和熱控等系統才能進入最佳工作狀態,從而為開展較大規模的空間應用實驗提供保障,因此三艙形成“T”字基本構型對完成空間站全面建造具有標志性意義。
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