从“一”到“L”，几十吨的“问天”如何完美转位？揭秘|空间站_新浪财经

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北京日报客户端 | 记者刘苏雅通讯员郭睿史纪鑫商帅

9月30日12时44分，由航天科技集团五院抓总研制的空间站问天实验舱从天和核心舱轴向对接口分离，并转位90度至天和核心舱侧向停泊口，两舱组合体由“一”字构型变为“L”构型，空间站组合体稳定飞行，标志着问天实验舱转位任务取得圆满成功。空间站“L”构型组合体将持续飞行1个月，后续将迎接梦天实验舱，组成“T”字构型。

空间站舱段转位技术是中国空间站建造必须突破的关键技术之一。从轴向对接口到侧向停泊口，动作看似简单，实则是空间站任务和研制团队的一次“大考”，是融合了前向撤离、舱段转位、侧向对接等高难度动作的“组合拳”。

用仅有百余公斤重的转位机构，驱动20余吨的问天实验舱进行大范围转移，就像用一根扁担挑起两头大象，两端出现轻微振动就可能产生严重后果。研制团队介绍，为了确保结构安全，必须暂时关闭组合体姿态主动控制，让空间站在自由漂浮的状态下完成舱段转位。

但要让一个重达几十吨的“庞然大物”在太空中处于被动稳定状态，谈何容易。研制团队想出了个巧妙的办法，借鉴钟摆原理，先让空间站组合体“站起来”，再“转个身”，向后转位。这样一来，组合体依靠重力作用像钟摆一样稳定了对地轴，靠问天实验舱的两个大型太阳翼稳定了偏航轴，从而形成了三轴被动稳定飞行状态。

本次转位采用平面转位方式，因此，研制团队可以在地面上使用气浮台进行大量转位试验，充分验证了转位路径。此外，空间站始终采用“三舱伴飞”的模式，地面上的“电性空间站”针对此次任务进行了全流程模拟试验；“云端”中的“数字空间站”利用多学科仿真模型，在飞行程序驱动下开展了转位过程中姿态预示、中继测控链路遮挡和能量平衡等多学科联合仿真。充分验证了转位实施方案的可实施性和转位过程中姿态、能源、测控通信等多专业的匹配度。

2022年1月6日实施的机械臂辅助货运飞船转位试验，就是问天实验舱转位前的一次正式预演。机械臂捕获天舟二号、对接机构分离、天舟二号转位、两舱再次对接等一系列预定动作的顺利完成，为本次问天实验舱转位任务的成功实施奠定了坚实基础。

在空间站机械臂分系统、GNC分系统、测控与通信分系统、数管分系统等的高效配合下，此次任务仅耗时一个小时左右便圆满完成，进一步确保了空间站组合体安全。