作者:郑莹莹 马帅莎 陈葆娟 来源:中国新闻网 发布时间:2022/7/24 15:43:30
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解读问天实验舱:太空“功夫秀”、三式“定苍穹”

 

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”

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。

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。(完)

 
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