热点丨梦天实验舱顺利完成转位，空间站组合体形成T字构型

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前言：

据中国载人航天工程办公室消息，北京时间2022年11月3日9时32分，空间站梦天实验舱顺利完成转位。

这是一个很重要的标志性事件，它表明我国空间站的三舱的构型已经完全到位。

梦天实验舱转位完成标志着中国空间站T字基本构型在轨组装完成，向着建成空间站的目标迈出了关键一步。

作者| 方文图片来源|网 络

转运的必要性和重要作用

转位动作在我国空间站的建造及后续任务实施中发挥了重要作用。

梦天实验舱是中国空间站第三个舱段，也是第二个科学实验舱，由工作舱、载荷舱、货物气闸舱和资源舱组成，起飞重量约23吨。

主要用于开展空间科学与应用实验，参与空间站组合体管理，货物气闸舱可支持货物自动进出舱，为舱内外科学实验提供支持。

梦天实验舱与空间站组合体对接、转位之后才进行并网操作控制，建立载人环境，神舟十四号航天员才能进驻梦天实验舱。

此次交会对接的两个难点

①梦天实验舱入轨后，与太阳照射的角度有较大偏差，导致太阳帆板发电能力弱，能源紧缺。

如果不能在规定的时间内完成交会对接，就需要紧急调整[梦天]的姿态朝向太阳从而补充能源，这样就会导致交会对接时间的拖延。

为此，科研人员为[梦天]特别制定了交会对接任务故障预案。

②上一次问天实验舱交会对接时，组合体是[一字]对称构型。

而此次梦天实验舱交会对接时，由于问天实验舱已经完成了转位，因此组合体是[l]字形的非对称构型，这显著增加了空间站在轨姿态控制的难度。

梦天实验舱此次转位过程的四大阶段

①转位准备：在转位任务开始前，梦天实验舱位于核心舱的前项对接口。

此时，整个空间站是一个[偏T字]构型。

要进行转位的话，首先要调整整个空间站的姿态，让它立起来，近乎垂直于地球的方向。

②两舱分离：对接机构解锁，梦天舱转臂伸向天和核心舱上的基座，转臂和基座捕获连接，梦天舱和核心舱分离。

③舱体转位：梦天实验舱从空间站组合体前向对接口，转位到侧向的永久停泊口，采用了平面转位方式。

也就是说在转位过程中，梦天实验舱始终保持在一个平面内进行转位。

④侧向捕获：梦天舱与天和核心舱侧向对接口对接捕获，转臂解除与基座连接，梦天舱与核心舱锁紧，完成转位。

首次采用[T]字基本构型的原因

为了使航天器易于运动控制，构型要保证主结构和质量分布尽量对称、紧凑，以获得好的质量特性。

若采用非对称构型，组合体的力矩、质心与所受到的干扰相对于姿态控制、轨道来说都不是对称的。

这会导致飞行效率更低，控制模式更加复杂，一旦构型发生偏转，就需要付出额外的代价和资源将其控回。

稳定的构型有利于组合体的飞行，而且由于其受到的地心引力、大气扰动等影响较为均衡，空间站姿态控制消耗的推进剂和其他资源较少。

问天、梦天两个实验舱在发射后，首先与天和核心舱进行前向交会对接，再通过转位动作从天和核心舱前向对接口移动到侧向停泊口，从而完成空间站[T]字基本构型的建造任务。

转位后的[T]字基本构型结构对称，从姿态控制、组合体管理上都是比较稳定的构型，易于组合体的飞行；

且由于其受到的地心引力、大气扰动等影响较为均衡，空间站姿态控制消耗的推进剂和其他资源较少。

三舱组合体已[T]字构型

曾有航天专家比喻，中国空间站就像一座三室两厅还带储藏间的[豪宅]。

[三室]指天和核心舱以及问天和梦天实验舱；

[两厅]则是指神舟载人飞船和天舟货运飞船。

天和核心舱是[T]字的一竖，在核心舱两侧对称分布的问天实验舱与梦天实验舱形成[T字]的一横。

[一横]的两端，则是两对[大风车]一般的大型太阳翼。

这样，无论空间站以何种姿势飞行，都能照上太阳从而获得高效的发电功效。

在这个构型中，天和核心舱仍然保持着前向、后向、径向三向对接的能力，可对接货运飞船和载人飞船。

由天和核心舱进行统一的组合体管理，包括姿态轨道控制、载人环境、热控、信息通信等；

问天实验舱与天和核心舱互为备份，问天实验舱可随时接替天和核心舱对空间站组合体进行统一管理和控制；

问天实验舱、梦天实验舱为开展舱内外科学实验提供支持。

三舱如此协同配合、有机统一，构成更加完整可靠的空间站组合体。

结尾：

从天宫一号目标飞行器、天宫二号空间实验室，到天和核心舱、问天实验舱和梦天实验舱，再到即将建造完成的空间站。

空间站的一步步搭建，反映了我国航天技术跨越发展的成就。

中国空间站将在今年完成建造，建成国家级的太空实验室，为中国乃至全世界的科学探索提供重要平台。

建造中国空间站、建成国家太空实验室，是实现载人航天工程[三步走]战略的重要目标，中国空间站将在今年完成建造，成为建设航天强国、科技强国的重要标志。

部分资料参考：光明日报：《为何要实现“T”字构型》，上观：《太空“牵手”难度大 梦天实验舱与空间站组合体稳稳“握手”这样实现》

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