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飛天圓夢丨小原理“撬動”復雜太空“變形”

2022-11-3 13:57:03    來源：央視網

央視網消息：根據介紹，在整個夢天實驗艙轉位過程當中，科研人員通過精心設計，每個轉位步驟環環相扣，實現順利轉位要做到“柔、穩、準”。

夢天實驗艙的轉位任務，要完成與核心艙分離、轉位，再與核心艙側向對接口對接這三大步驟，在這其中，首先要講究的就是啟動要柔、轉得要穩。

航天科技集團五院空間站系統總體設計師 羅超：啟動要緩慢，不能很劇烈地啟動，因為劇烈啟動會對艙體帶來一些干擾，“穩”的話就是整個轉動過程要穩，通過關節的聯動來實現艙體的一個平動緩慢的過程。

夢天實驗艙的轉位是由轉位機構來完成的，轉位機構由兩個關節組成，通過合理使用關節間的配合協作，使夢天實驗艙平穩運動，順利到達目的地。

在完成轉移后，夢天實驗艙還得停得“準”，要能夠與核心艙側向對接口精準對接，這就要靠科研人員賦予轉位機構的高精度定位能力。

正是因為有了前三個環節“柔、穩、準”的保證，才有了最后一個關鍵字——“順”，整個轉位過程順利順暢，夢天實驗艙轉位任務才能取得圓滿成功。

轉位時 空間站組合體垂直于地球

空間站在軌運行時，都是平行于地球飛行。但在夢天艙轉位過程中，需要將空間站組合體調整到近乎垂直于地球的姿態，相當于把它豎起來。那么，為什么要以這種姿態來進行轉位呢？

利用地球引力 保證空間站組合體穩定

空間站在執行轉位任務的時候，首先需要保證的就是姿態穩定。如果姿態不穩，空間站就有可能在太空發生滾動，后果不堪設想。因此，如何讓整個空間站在轉位過程中最穩定，科研人員經過反復研究，最終發現了利用地球引力的方式。

于是，在夢天實驗艙的轉位過程中，科研人員便通過不斷調整空間站的姿態，讓它豎立起來，垂直于地球，使它的姿態能夠自然保持穩定。

空間站能否在水平飛行狀態下轉位？

那么，如果不立起來，就讓空間站再進行轉位可以嗎？答案是否定的。

專家介紹，這里有兩個主要問題就行不通。

首先，由天和核心艙、問天實驗艙以及神舟載人飛船、天舟貨運飛船組成的空間站組合體，總共重量超過60噸，而夢天實驗艙也有20多噸，連接這兩個龐然大物的轉位機構只有100多公斤，轉位過程猶如“四兩撥千斤”。為了在轉位過程中讓轉位機構承受的力最小，所以各個艙段的主動控制手段都必須關閉。

其次，空間站保持水平飛行過程中，是需要通過各個艙段的發動機來穩定整個艙體平穩的。科研人員發現，一旦停止姿態控制，在地球引力和微薄空氣阻力的作用下，空間站的姿態會立刻發生改變。

航天科技集團五院空間站系統總體設計師 羅超：你在水平的時候這么飛，姿態控制的時候是可以的，姿態一停控，它馬上就開始低頭，一低頭這個氣動力就大了，迎風變成這樣的，之后就翻滾起來了，最后可能達到100、200多度，整個一圈一圈翻都是有可能。

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