飛天圓夢(mèng) | 聽(tīng)航天人講述太空“牽手”背后的硬核故事-世界熱消息

央視網(wǎng)消息：夢(mèng)天實(shí)驗艙與空間站組合體進(jìn)行交會(huì )對接，可以是說(shuō)我國載人航天工程當中最大質(zhì)量的兩個(gè)航天器的太空“握手”，控制難度明顯增大。為此，科研人員也想出了不少辦法，讓他們能夠在太空里穩穩“握手”。

(資料圖片)

此次夢(mèng)天實(shí)驗艙要與空間站組合體進(jìn)行交會(huì )對接，可以說(shuō)是中國航天史上最“強有力”的一次太空“握手”。夢(mèng)天實(shí)驗艙重達23噸，而空間站則是由天和核心艙、問(wèn)天實(shí)驗艙以及神舟十四號載人飛船、天舟四號貨運飛船組成的“四艙”組合體，總重量更是超過(guò)了60噸，要讓這兩個(gè)龐然大物完成交會(huì )對接，它們就必須“穩穩握手”，盡量減小它們之間的撞擊力。

航天科技集團五院空間站系統電總體主任設計師梁曉鋒：為了克服對接過(guò)程中，大的沖擊對設備造成影響，實(shí)際上在交會(huì )對接上，是做了相關(guān)一些專(zhuān)項設計，一些阻尼設計，以適應大噸位、大質(zhì)量的交會(huì )對接，在整個(gè)對接過(guò)程中是減緩或者減小對接力，以保護整個(gè)對接機構，減少對整個(gè)組合體和設備的沖擊。

此次交會(huì )對接的另一大考驗，就是夢(mèng)天實(shí)驗艙攜帶著(zhù)兩個(gè)巨大的太陽(yáng)能帆板，它們不僅面積大，并且采用的是柔性材料，就好比帶著(zhù)一對巨大的“軟翅膀”進(jìn)行交會(huì )對接，控制難度可以說(shuō)是空前之高。為此，科研人員也專(zhuān)門(mén)為夢(mèng)天實(shí)驗艙設計了一套太陽(yáng)帆板展開(kāi)方案，提高了可控性，保證任務(wù)穩妥成功。

航天科技集團五院空間站系統總體設計師羅超：我們（夢(mèng)天實(shí)驗艙）對上來(lái)的時(shí)候太陽(yáng)翼一直縮著(zhù)飛的，到對接上之后，完成太陽(yáng)翼的二次展開(kāi)。

太空“牽手”難度大多重措施保成功

夢(mèng)天實(shí)驗艙與三個(gè)月前發(fā)射的問(wèn)天實(shí)驗艙“個(gè)頭”差不多，但是交會(huì )對接過(guò)程卻是“難”上加“難”。為了解決這些難題，科研人員設計了大量的預案和措施，保障了此次交會(huì )對接最終圓滿(mǎn)成功。

據介紹，此次交會(huì )對接的第一個(gè)難點(diǎn)，就是夢(mèng)天實(shí)驗艙入軌后，與太陽(yáng)照射的角度有較大偏差，導致太陽(yáng)帆板發(fā)電能力弱，能源緊缺。如果不能在規定的時(shí)間內完成交會(huì )對接，就需要緊急調整“夢(mèng)天”的姿態(tài)朝向太陽(yáng)從而補充能源，這樣就會(huì )導致交會(huì )對接時(shí)間的拖延。為此，科研人員為“夢(mèng)天”特別制定了交會(huì )對接任務(wù)故障預案。

第二個(gè)難點(diǎn)便是在于此次交會(huì )對接的目標——空間站組合體上。上一次問(wèn)天實(shí)驗艙交會(huì )對接時(shí)，組合體是“一字”對稱(chēng)構型，而此次夢(mèng)天實(shí)驗艙交會(huì )對接時(shí)，由于問(wèn)天實(shí)驗艙已經(jīng)完成了轉位，因此組合體是“L”字形的非對稱(chēng)構型，這顯著(zhù)增加了空間站在軌姿態(tài)控制的難度。

航天科技集團五院空間站系統總體設計師羅超：采用了俯仰偏置一定角度，這樣可以節省很多推進(jìn)劑，也是有效利用空間力矩。然后，在夢(mèng)天艙進(jìn)入最后平移靠攏段的時(shí)候，才會(huì )把俯仰角度調整到完全水平的狀態(tài)，來(lái)等待夢(mèng)天實(shí)驗艙的交會(huì )對接。

此外，在“夢(mèng)天”接近組合體時(shí)需要開(kāi)啟反推發(fā)動(dòng)機減速，發(fā)動(dòng)機的羽流會(huì )干擾到組合體的姿態(tài)，這樣就讓夢(mèng)天實(shí)驗艙與空間站在最后關(guān)頭的對接變得更加困難。不過(guò)，在科研人員的“精心設計”下，夢(mèng)天實(shí)驗艙精準識別了與空間站組合體的相對距離及相對姿態(tài)，通過(guò)一點(diǎn)點(diǎn)接近并最終實(shí)現了高精度的交會(huì )對接。

三型太陽(yáng)翼為中國空間站提供充沛能源

夢(mèng)天實(shí)驗艙與中國空間站對接并實(shí)施轉位后，中國空間站將形成“T”字構型，中國空間站也將同時(shí)使用上了三種不同的太陽(yáng)翼。

在中國空間站的規劃設計過(guò)程中，科研人員針對不同艙體的特點(diǎn)與需求，開(kāi)發(fā)了三代太陽(yáng)翼，每一代都各具特點(diǎn)。神舟載人飛船采用的是第一代剛性太陽(yáng)翼、天舟貨運飛船采用的是第二代半剛性太陽(yáng)翼。

中國航天科技集團八院空間站夢(mèng)天實(shí)驗艙電源副主任設計師劉必海：第一代我們用的叫剛性基板，它是用的碳纖維加鋁蜂窩這種結構的，它的體積比較大。我們的貨運飛船在原來(lái)功率需求的進(jìn)一步提升之上，我們又使用了第二代半剛性的太陽(yáng)電池翼，它用了碳纖維的框架加玻璃纖維網(wǎng)，就像網(wǎng)球拍，大大降低了整個(gè)太陽(yáng)翼的重量。

相較于神舟飛船和貨運飛船，空間站的兩個(gè)實(shí)驗艙體積都非常大。同時(shí)實(shí)驗艙還需要攜帶大量機柜，完成多項在軌實(shí)驗，用電量較大。為此，科研人員專(zhuān)門(mén)開(kāi)發(fā)了第三代柔性太陽(yáng)翼，來(lái)保障實(shí)驗艙的用電需求。

中國航天科技集團八院空間站夢(mèng)天實(shí)驗艙電源副主任設計師劉必海：現在夢(mèng)天實(shí)驗艙用的太陽(yáng)翼是我們第三代的太陽(yáng)電池翼，我們叫柔性太陽(yáng)電池翼，它具有重量輕、長(cháng)壽命、大功率的特點(diǎn)。單艙兩個(gè)太陽(yáng)翼的發(fā)電能力大概有18千瓦，通俗來(lái)講我單個(gè)夢(mèng)天實(shí)驗艙一天的發(fā)電能力，可以（供）一家三口三個(gè)月的使用。

在天和、問(wèn)天、夢(mèng)天三艙組合后，空間站的日發(fā)電量可達近1000度，讓中國空間站真正實(shí)現“用電無(wú)憂(yōu)”。

新一代太陽(yáng)翼為“夢(mèng)天”賦能

新一代柔性太陽(yáng)帆板為中國空間站再添新動(dòng)力，這個(gè)柔性太陽(yáng)帆板是個(gè)什么樣？有哪些特點(diǎn)？跟隨總臺記者去看看。

總臺記者陳慶濱：由太陽(yáng)能轉化而來(lái)的電能，是在軌航天器的能量來(lái)源。與普通航天器有所區別的是，在此次發(fā)射的夢(mèng)天試驗艙上，裝載的就是我身后的這樣一對“軟性翅膀”——柔性太陽(yáng)帆板。大家可以看到，這個(gè)太陽(yáng)帆板的單板厚度不足1毫米，可謂“薄如紙”， 在這上面還裝有許許多多深藍色玻璃的小鏡子，這每一個(gè)小鏡子就宛如一座小型太空發(fā)電站，經(jīng)串聯(lián)、并聯(lián)后組成太陽(yáng)電池陣，為航天器提供源源不斷的能量保障。

夢(mèng)天實(shí)驗艙的太陽(yáng)帆板采用的是我國最新一代的太陽(yáng)電池陣技術(shù)——柔性三結砷化鎵太陽(yáng)電池陣，它是由十幾萬(wàn)片柔性太陽(yáng)電池組成。這些柔性太陽(yáng)電池單位面積重量?jì)H為傳統太陽(yáng)電池的50%，但光電轉換效率卻實(shí)現大幅的增長(cháng)。

中電科能源有限公司空間站太陽(yáng)電池陣項目負責人蘇彬：三結砷化鎵太陽(yáng)電池比傳統地面用的硅電池的轉換效率要高出兩倍以上。

為確?？臻g站在軌壽命，研制團隊持續開(kāi)展高壓柔性太陽(yáng)電池陣技術(shù)研發(fā)，先后完成8萬(wàn)余次高低溫循環(huán)試驗，確保太陽(yáng)電池陣結構穩定、伸縮自如，預期低軌道太陽(yáng)電池陣設計壽命由5年提升至15年。

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