飛天圓夢(mèng)丨小原理“撬動(dòng)”復(fù)雜太空“變形”

央視網(wǎng)消息：根據(jù)介紹，在整個(gè)夢(mèng)天實(shí)驗(yàn)艙轉(zhuǎn)位過程當(dāng)中，科研人員通過精心設(shè)計(jì)，每個(gè)轉(zhuǎn)位步驟環(huán)環(huán)相扣，實(shí)現(xiàn)順利轉(zhuǎn)位要做到“柔、穩(wěn)、準(zhǔn)”。

夢(mèng)天實(shí)驗(yàn)艙的轉(zhuǎn)位任務(wù)，要完成與核心艙分離、轉(zhuǎn)位，再與核心艙側(cè)向?qū)涌趯?duì)接這三大步驟，在這其中，首先要講究的就是啟動(dòng)要柔、轉(zhuǎn)得要穩(wěn)。

航天科技集團(tuán)五院空間站系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)師 羅超：啟動(dòng)要緩慢，不能很劇烈地啟動(dòng)，因?yàn)閯×覇?dòng)會(huì)對(duì)艙體帶來一些干擾，“穩(wěn)”的話就是整個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)過程要穩(wěn)，通過關(guān)節(jié)的聯(lián)動(dòng)來實(shí)現(xiàn)艙體的一個(gè)平動(dòng)緩慢的過程。

夢(mèng)天實(shí)驗(yàn)艙的轉(zhuǎn)位是由轉(zhuǎn)位機(jī)構(gòu)來完成的，轉(zhuǎn)位機(jī)構(gòu)由兩個(gè)關(guān)節(jié)組成，通過合理使用關(guān)節(jié)間的配合協(xié)作，使夢(mèng)天實(shí)驗(yàn)艙平穩(wěn)運(yùn)動(dòng)，順利到達(dá)目的地。

在完成轉(zhuǎn)移后，夢(mèng)天實(shí)驗(yàn)艙還得停得“準(zhǔn)”，要能夠與核心艙側(cè)向?qū)涌诰珳?zhǔn)對(duì)接，這就要靠科研人員賦予轉(zhuǎn)位機(jī)構(gòu)的高精度定位能力。

正是因?yàn)橛辛饲叭齻€(gè)環(huán)節(jié)“柔、穩(wěn)、準(zhǔn)”的保證，才有了最后一個(gè)關(guān)鍵字——“順”，整個(gè)轉(zhuǎn)位過程順利順暢，夢(mèng)天實(shí)驗(yàn)艙轉(zhuǎn)位任務(wù)才能取得圓滿成功。

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　　轉(zhuǎn)位時(shí) 空間站組合體垂直于地球

空間站在軌運(yùn)行時(shí)，都是平行于地球飛行。但在夢(mèng)天艙轉(zhuǎn)位過程中，需要將空間站組合體調(diào)整到近乎垂直于地球的姿態(tài)，相當(dāng)于把它豎起來。那么，為什么要以這種姿態(tài)來進(jìn)行轉(zhuǎn)位呢？

利用地球引力 保證空間站組合體穩(wěn)定

空間站在執(zhí)行轉(zhuǎn)位任務(wù)的時(shí)候，首先需要保證的就是姿態(tài)穩(wěn)定。如果姿態(tài)不穩(wěn)，空間站就有可能在太空發(fā)生滾動(dòng)，后果不堪設(shè)想。因此，如何讓整個(gè)空間站在轉(zhuǎn)位過程中最穩(wěn)定，科研人員經(jīng)過反復(fù)研究，最終發(fā)現(xiàn)了利用地球引力的方式。

于是，在夢(mèng)天實(shí)驗(yàn)艙的轉(zhuǎn)位過程中，科研人員便通過不斷調(diào)整空間站的姿態(tài)，讓它豎立起來，垂直于地球，使它的姿態(tài)能夠自然保持穩(wěn)定。

　空間站能否在水平飛行狀態(tài)下轉(zhuǎn)位？

那么，如果不立起來，就讓空間站再進(jìn)行轉(zhuǎn)位可以嗎？答案是否定的。

專家介紹，這里有兩個(gè)主要問題就行不通。

首先，由天和核心艙、問天實(shí)驗(yàn)艙以及神舟載人飛船、天舟貨運(yùn)飛船組成的空間站組合體，總共重量超過60噸，而夢(mèng)天實(shí)驗(yàn)艙也有20多噸，連接這兩個(gè)龐然大物的轉(zhuǎn)位機(jī)構(gòu)只有100多公斤，轉(zhuǎn)位過程猶如“四兩撥千斤”。為了在轉(zhuǎn)位過程中讓轉(zhuǎn)位機(jī)構(gòu)承受的力最小，所以各個(gè)艙段的主動(dòng)控制手段都必須關(guān)閉。

其次，空間站保持水平飛行過程中，是需要通過各個(gè)艙段的發(fā)動(dòng)機(jī)來穩(wěn)定整個(gè)艙體平穩(wěn)的?？蒲腥藛T發(fā)現(xiàn)，一旦停止姿態(tài)控制，在地球引力和微薄空氣阻力的作用下，空間站的姿態(tài)會(huì)立刻發(fā)生改變。

航天科技集團(tuán)五院空間站系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)師 羅超：你在水平的時(shí)候這么飛，姿態(tài)控制的時(shí)候是可以的，姿態(tài)一停控，它馬上就開始低頭，一低頭這個(gè)氣動(dòng)力就大了，迎風(fēng)變成這樣的，之后就翻滾起來了，最后可能達(dá)到100、200多度，整個(gè)一圈一圈翻都是有可能。