三舱“T”字构型令太空家园更舒适高效

□本报记者 廉颖婷

11月1日4时27分，空间站梦天实验舱发射入轨后，成功对接于天和核心舱前向端口，整个交会对接过程历时约13小时。

“由中国航天科技集团有限公司（以下简称航天科技集团）五院研制的梦天实验舱制导导航与控制（GNC）系统，解决了此次交会对接过程两大难点。”航天科技集团五院502所空间站GNC分系统副主任设计师宋晓光说。

第一个难点是此次交会对接任务的最大危险点，即梦天实验舱入轨后太阳与轨道夹角较大，太阳翼发电量不足以补足耗电量，能源紧张，如果不能在规定时间内完成交会对接，就要中断自主交会对接过程，紧急调整梦天实验舱的姿态，使其连续对日定向来保证能源的供应。为此，相较于问天实验舱，航天科技集团五院的技术人员为梦天实验舱特别定制了交会对接任务故障预案，就是将各种可能发生的故障，充分体现在故障树上，通过开展大量的预演预判和试验验证工作，确保故障止于预想、不留缺憾。

第二个难点是此前的问天实验舱交会对接时，组合体是只有天和核心舱的对称构型，而梦天实验舱交会对接时，组合体是“L”字形非对称构型，这明显增加了空间站在轨姿态控制的难度。一是“L”构型的组合体质心发生了较大的横向偏移，增加了轨道控制和姿态控制之间的关联，组合体自身控制难度加大。二是在梦天实验舱接近组合体时，需要开启反推发动机减速，发动机的羽流会干扰到组合体的姿态，此时实现对接任务变得更难。梦天实验舱装备的GNC系统，采用了更加灵活的半自主交会对接方案。

“在此次任务中，GNC系统承担航天器发射入轨、在轨运行、交会对接等全部姿态、轨道控制和帆板控制任务，为航天器中继天线和其他应用系统提供高精度的姿态指向。”宋晓光说。

此外，据航天科技集团五院专家介绍，天和核心舱、问天实验舱、梦天实验舱之所以呈“T”字构型，是为了令太空家园更加舒适高效。

两个尺寸、质量特性大体一致的实验舱对向布置，形成T字的一横；利用每个实验舱自身近20米长的结构，结合各自资源舱末端配置的双自由度太阳翼驱动机构，两对大型太阳翼成为“T”字一横远端的两个“大风车”，不管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效果；问天、梦天两个实验舱的气闸舱分别位于“T”字一横的端头，正常工作泄压或异常隔离时均不影响其他密封舱段构成连贯空间，保证了安全性。

作为“T”字那一竖的天和核心舱，在这个对称关系中仍然保持着前向、后向、径向三向对接的能力。后向对接货运飞船，前向、径向两个对接口不仅可以接纳两艘载人飞船实现轮换，而且保持正常三轴稳定对地姿态时两对接口都在轨道平面内，即可让载人飞船在轨道面内沿飞行方向和沿轨道半径方向直接对接，无需对接后再转换对接口。