大陸太空站完成「太空泊車」上海航太專家揭秘背後高科技

中國太空站問天實驗艙9月30日完成轉位，兩艙天和核心艙、問天實驗艙由「一」字構型轉變爲「L」字構型。圖爲轉位示意圖。 （中國航太科技集團提供）

澎湃新聞1日報導，中國太空站的問天實驗艙9月30日12時44分完成轉位，太空站組合體由兩艙（天和核心艙、問天實驗艙）「一」字構型轉變爲「L」字構型。這是中國首次利用轉位機制在軌實施大體量艙段轉位操作。後續，太空站組合體將等待夢天實驗艙發射、交會對接後，還將轉位形成太空站三艙「T」字構型組合體。上海航太八院（八院）指出，在被航太界形象比喻爲「太空泊車」的此次任務中，八院805所設計研製的對接與轉位分系統發揮了關鍵作用，確保轉位過程起得柔、轉得穩、停得準、對得順，讓首次「太空泊車」成功完成。

爲什麼要「太空泊車」？其背後又有哪些高科技在支撐？八院專家對此揭秘。

八院太空站系統產保經理魏智表示，按照中國太空站建造方案，在太空站組裝建造階段，陸續發射的兩個實驗艙（問天實驗艙、夢天實驗艙）將對稱分佈於天和核心艙節點艙的兩個側向停泊口，完成太空站「T字」基本構型的建造任務。

「問天實驗艙是中國目前最大的單體航天器，如果直接與太空站組合體側向對接，會因爲質心偏差，對太空站姿態造成較大影響，甚至會出現滾轉失控的風險」，魏智解釋道，「就像是我們用手推一根木棍的底部，如果是沿着它的方向直推過去的話，木棍會徑直向前走；如果從側面撞過去，木棍則會發生較大的偏轉。在太空的微重力狀態下，偏離質心的力足以讓太空站的姿態失穩。」因此，兩個實驗艙都將先軸向對接於前向埠（類似於手推木棍底部），再通過轉位移至側向停泊口。轉位動作的成敗，直接關乎中國太空站的建造及後續任務實施。

爲了讓問天實驗艙的轉位過程變得更加平穩、順利，八院805所對接與轉位研製團隊幾經論證，並綜合對比國際太空站的轉位方案，創造性提出了「平面式轉位方案」，這是國際上首次以平面式轉位方案完成航天器的轉位動作。

魏智說，俄羅斯「和平號」太空站採用的是翻轉式組裝方案，但這一方案在艙體轉位到位後，艙體姿態會發生90°的翻轉，而中國採用的方案，則是讓問天實驗艙在同一平面內轉位，此時由於質心運動軌跡也處在一個平面，轉位動作對太空站組合體的姿態擾動較小，更易於太空站的姿態控制。

問天實驗艙成功轉位至側向停泊口後，需要與天和核心艙完成側向再對接，也就是最後一步動作——「倒車入庫」。

首先，轉位機構要具有位置保持的能力，讓23噸的實驗艙以「懸停姿態」做好對接準備；其次，對接機構則要改變以往「粗暴的強吻」方式，採用一種全新的捕獲對接方式，也就是「準靜態對接技術」。

上海航太專家透露，其方式是由實驗艙的對接機構主動推出對接環實現捕獲，這一「吻」更輕盈、也更溫柔。

爲了實現完美的「倒車入庫」，八院身經百戰的太空站「老手」——對接機構已在21次在軌試驗和數千次地面試驗中進行了充分的雙重驗證，確保勝任此次全新的對接考驗。