“雙艙”合璧舞九天 上演三招功夫秀
7月24日,長征五號(hào)B運(yùn)載火箭沖云破霧,將問天實(shí)驗(yàn)艙送入預(yù)定軌道。次日,問天艙、天和艙“雙艙”合璧舞九天。
中國航天科技集團(tuán)八院控制所載人航天型號(hào)技術(shù)負(fù)責(zé)人王有波介紹,問天實(shí)驗(yàn)艙入軌后,會(huì)經(jīng)歷交會(huì)對(duì)接、實(shí)驗(yàn)艙對(duì)接轉(zhuǎn)位等大動(dòng)作,并會(huì)伴隨柔性太陽翼二次展開、雙自由度控制驅(qū)動(dòng),中國空間站組合體多次姿態(tài)調(diào)整等動(dòng)作,廣袤太空即將上演一場“問天”功夫秀。
問天第一式:神龍擺尾
問天實(shí)驗(yàn)艙入軌后首先對(duì)接于天和核心艙前向?qū)涌?,形成“一”字?gòu)型,然后組合體以一招“神龍擺尾”轉(zhuǎn)體約180度,接著,問天實(shí)驗(yàn)艙“白鶴亮翅”二次展開太陽翼,進(jìn)入全功率狀態(tài)。
隨后,組合體繼續(xù)調(diào)整姿態(tài)讓自己“站起來”,從平行于地球方向變?yōu)榛敬怪庇诘厍虻姆较?,同時(shí)進(jìn)行徑向角度微調(diào),以最小受風(fēng)面運(yùn)行,來實(shí)現(xiàn)最佳的重力梯度穩(wěn)定和最小的氣動(dòng)擾動(dòng)。
王有波說,整個(gè)過程中,由八院控制所研制的推進(jìn)分系統(tǒng)控制驅(qū)動(dòng)器會(huì)化身“閥門總管”,按照指令控制各軌道控制閥、姿態(tài)控制閥和電磁閥的開關(guān),精確調(diào)節(jié)姿態(tài)控制發(fā)動(dòng)機(jī)的推力,確保組合體能夠平穩(wěn)完成軌道變化、姿態(tài)調(diào)整等任務(wù)。
問天第二式:四兩撥千斤
問天實(shí)驗(yàn)艙是中國空間站的重要組成部分,同時(shí)也是保證空間站正常運(yùn)行最重要的能源供應(yīng)者,其太陽翼單翼展開長度達(dá)27米。
王有波說,為了實(shí)現(xiàn)太陽翼最大的受照面積和最高的發(fā)電效能,問天實(shí)驗(yàn)艙柔性太陽翼不僅能單翼翻轉(zhuǎn),兩翼還可以像直升機(jī)的螺旋槳一樣360度轉(zhuǎn)起來,這是中國首次實(shí)現(xiàn)大型太陽翼雙自由度控制驅(qū)動(dòng)。
“由于太陽翼大若鯤鵬展翅,薄如夏蟬之翼,轉(zhuǎn)動(dòng)這么大的太陽電池翼,就像在太空中舞動(dòng)兩面巨大的芭蕉扇,任何‘風(fēng)吹草動(dòng)’都會(huì)讓太陽翼產(chǎn)生很大的抖動(dòng),甚至將其損壞。”王有波說。
另外,太陽電池翼轉(zhuǎn)動(dòng)不平穩(wěn),還會(huì)直接反作用在空間站上,導(dǎo)致空間站控制不平穩(wěn),讓航天員在里面“暈車”。
因此,使太陽翼按照預(yù)定軌跡運(yùn)動(dòng)的同時(shí)保證其運(yùn)行平穩(wěn)很關(guān)鍵。八院研制了大型對(duì)日定向裝置,讓太陽翼保持時(shí)刻對(duì)準(zhǔn)太陽,就像向日葵跟著太陽轉(zhuǎn)動(dòng)一樣。
據(jù)八院控制所載人航天產(chǎn)品主管設(shè)計(jì)師付培華介紹,為實(shí)現(xiàn)高精度穩(wěn)定控制,團(tuán)隊(duì)還設(shè)計(jì)了帶運(yùn)動(dòng)規(guī)劃和振動(dòng)抑制的多級(jí)濾波器三閉環(huán)控制方案,10公斤左右的控制驅(qū)動(dòng)器,可精準(zhǔn)、穩(wěn)定地驅(qū)動(dòng)起重達(dá)1200公斤的太陽翼,堪稱“四兩撥千斤”。
問天第三式:乾坤大挪移
幾個(gè)月后,夢天實(shí)驗(yàn)艙將發(fā)射入軌,在那之前,問天實(shí)驗(yàn)艙會(huì)先轉(zhuǎn)位至側(cè)向停泊口,將前向?qū)涌陬A(yù)留出來。問天實(shí)驗(yàn)艙自帶轉(zhuǎn)位機(jī)械臂,屆時(shí)將依靠分布在天和核心艙上的被動(dòng)對(duì)接與轉(zhuǎn)位控制器,與問天實(shí)驗(yàn)艙上的對(duì)接與轉(zhuǎn)位控制器驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)臂,帶動(dòng)實(shí)驗(yàn)艙進(jìn)行“乾坤大挪移”。
付培華說,這一過程有一系列動(dòng)作,單機(jī)之間要精密配合。屆時(shí),中國空間站組合體將形成L構(gòu)型,等待夢天實(shí)驗(yàn)艙的到來,再經(jīng)歷一番“移形換影”般的操作后,最終形成T構(gòu)型,遨游太空。
陳葆娟 中青報(bào)·中青網(wǎng)記者 邱晨輝 來源:中國青年報(bào)
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