空间站组合体为何要形成“ T ”字基本构型？专家详解

据新华社电 11 月 3 日，空间站梦天实验舱顺利完成转位。转位期间，梦天实验舱先完成相关状态设置，再与空间站组合体分离，之后采用平面转位方式经过约 1 小时完成转位，与天和核心舱节点舱侧向端口再次对接。

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梦天实验舱为什么要转位？我国空间站组合体为何要形成 "T" 字基本构型？

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。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。

为什么不能在实验舱发射后，通过侧向交会对接，直接到天和核心舱的两侧呢？航天科技集团五院的专家告诉记者，主要有两方面原因：一是实验舱与空间站组合体进行侧向对接，会因为质心偏差对空间站姿态造成较大影响，甚至可能会有滚转失控的风险；二是根据空间站建造方案，两个实验舱将在天和核心舱的侧向永久停泊，如果选择侧向交会对接，首先需要在天和核心舱两个侧向端口分别配置一套交会对接设备，且这两套设备只能使用一次，造成资源的浪费。

因此，两个实验舱先与核心舱进行前向交会对接，再通过转位移至核心舱侧向停泊口的方案设计是最优的。

为确保梦天实验舱转位任务顺利实施，航天科技集团五院研制团队精心制定了转位方案。转位过程中，测控与通信分系统、机械臂分系统等各分系统高效配合，使得此次任务仅用约 1 小时就圆满完成。

那么，我国空间站组合体为何要形成 "T" 字基本构型？航天科技集团五院空间站系统总指挥王翔介绍，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。

王翔表示，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。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，其飞行效率更低，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。

为了让 "T" 字构型更加稳定可靠，航天科技集团五院的研制团队着眼于中国空间站的系统集成，一体化设计出整站三舱，构建了一个 " 组合体核心 "，作为 " 最强大脑 " 对整个空间站进行统一管理，保证各舱段、飞行器动作协调。

转位成功后，问天实验舱、梦天实验舱被对向布置在天和核心舱两侧，形成 "T" 字的一横。这样的布局充分利用了每个实验舱自身近 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，都能获得高效的发电功效。

此外，问天、梦天两个实验舱的气闸舱都分别位于 "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，可保证空间站运行的安全性。

作为 "T" 字一竖的天和核心舱保持着前向、后向、径向三向对接的能力。后向可对接货运飞船，使组合体可以直接利用货运飞船的发动机进行轨道机动。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，且在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，使航天员往返更加安全快捷。

审发：黄越尧 编辑：曾贵真

关键词： 航天科技 姿态控制 载人飞船