十年一箭 “问天”苍穹

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    十年一箭 “问天”苍穹

    发布日期:2022-07-18 14:13    点击次数:193

    央视网消息:今天(7月24日)下午成功发射的问天实验舱是我国空间站的首个实验舱,由工作舱、气闸舱及资源舱三部分组成,是全世界现役在轨最重的单舱主动飞行器。问天实验舱具备核心舱多个关键系统的备份功能,可以说它对中国空间站的建造有很重大的意义,而它的多项创新技术在我们国家的航天器研制历程当中也创下多个新纪录,是中国航天奋力实现高水平自立自强取得的又一重大成就。

    如此重大成果的背后,问天实验舱的设计师团队平均年龄只有三十多岁,是一群年轻人。今天的中国空间站故事,我们就来听听这群年轻人的创新故事。十年一箭,“问天”苍穹,来感受下这个年轻设计师团队创新的力量。

    今天下午14点22分,搭载着问天实验舱的长五B火箭成功发射。

    就在大家都在合影庆祝的时候,有一支团队还在紧张地盯着电脑屏幕,他们在等待一个重要的消息。

    距离发射约一个小时后,问天实验舱太阳翼顺利展开,直到此时,这支团队悬着的一颗心才稍微放松了下来。

    航天科技集团五院问天实验舱总体系统主任设计师张峤:太阳翼帆板展开,这是我们入轨初期的最重要的一个关键事件。只有它成功了,咱们飞行器飞得才平顺、才安全。

    张峤是问天实验舱总体系统主任设计师,他所在的团队就是已经陪伴了问天实验舱十年之久的设计师团队。

    柔性太阳翼分段展开确保实验舱姿态稳定

    为了给空间站提供足够的能源,问天实验舱携带了两个巨大的柔性太阳翼,单翼长度可以达到28米,为了保证问天实验舱的姿态稳定,太阳翼采取了一种全新的展开方式——分段展开。

    航天科技集团五院问天实验舱总体系统主任设计师张峤:首先在单飞阶段的时候,先展开三分之一到四分之一的长度,展开6.5米左右,使它先缩着飞,缩着飞之后它的刚度会好,控制会稳,当我们完成交会对接之后, 跌宕再彻底地二次展开。

    2012年3月30日,也就是十年前,空间站正式从方案论证阶段转入到了方案设计阶段,就在第二天,刚刚才从海外留学归来的张峤就如愿加入到空间站设计师团队。十年来,包括张峤在内的设计师团队攻克了重重难关,不断创新,在寻找着最佳方案。在他们看来,把空间站做好,将来再把它用好,是他们这一代航天人应该有的担当。

    航天科技集团五院问天实验舱总体系统主任设计师张峤:我在第二天正式进入了空间站的方案设计的一个节点,就加入了空间站的设计团队。因此的话我对这个日子铭记于心。

    太空移行换位问天实验舱如何成功转位?

    正当年轻气盛的张峤准备大展拳脚的时候,现实却给他浇了一盆凉水。问天实验舱在前项端口和天和核心舱完成交会对接之后,需要在梦天实验舱发射之前,转位到侧向端口,两个体重超过20吨的大家伙要在太空中完成移行换位,稍有不慎就可能发生翻滚漂移,空间站以什么姿态来完成这个超高难动作,这可难住了大家。

    航天科技集团五院问天实验舱总体系统主任设计师张峤:以什么形式转位?用什么执行机构转位?转位的功能怎么分解?时序怎么匹配?地面怎么验证?验证的环节是否覆盖?每个覆盖的环节所能够返回来?回答我的技术指标是怎么进行的一个匹配?这些都是我们需要回答的问题,两年都没睡好觉。

    任务级实验、功能级实验、测试的验证、模飞测试等等,2年的时间里,设计师团队通过模拟仿真做了成千上万次的试验,终于找到了最稳定可靠的飞行姿态。

    航天科技集团五院问天实验舱总体系统主任设计师张峤:我们发现基于重力梯度稳定的这么一个转位姿态,是对于转移过程中的姿态漂移是最小的,就是说转位之前我先把舱给立起来,变成细长的一个一字形的组合体,比如这根笔我这么拿着,它其实是特别容易进行滚动和滚转的,但是我如果把它拎着,它自己就会因为我的重心的一个形式,重力梯度稳定,它自己就是一个基本上准稳定的组合体。

    2022年1月6日6时59分,经过约47分钟的跨系统密切协同,空间站机械臂转位货运飞船试验取得圆满成功,这是我国首次利用空间站机械臂操作大型在轨飞行器进行转位试验。

    航天科技集团五院问天实验舱总体系统主任设计师张峤:通过天舟二号转位过程中,我们已经对基本的构型和姿态进行了先期的验证,那么我们之前所设计的方案是合理的,因此我们后续的(问天)实验舱的转位也会沿用此姿态的方案。

    设计师团队:做好空间站是航天人的担当

    攻克了转位难题,这只是问天实验舱研制过程中的冰山一角,2014年6月至2020年12月问天实验舱初样研制阶段的总结文件,就有近700页、60多万字。

    航天科技集团五院问天实验舱总体系统主任设计师张峤:光是问天实验舱的交会对接和两舱一字形构造的一个任务,我们的故障模式对策就有将近4000条,并且在故障出现的第一瞬间,我们能够准确定位、准确识别,并且能够及时地处置。

    不同于其他型号的航天器,往往几年的研制周期过后就能看到成果,空间站的研制用了十年。在这十年里,空间站的设计师团队没有庆功的机会,有的只是甘坐冷板凳的坚持。

    航天科技集团五院问天实验舱总体系统主任设计师张峤:一直是到去年4月29日核心舱发射的那个时候,我们才真正地感受到第一份的喜悦。把空间站做好是把它设计好,把它研制好,以及再会把它用好,是我们这一代航天人应该有的担当。

    航天科技集团五院空间站系统总体主任设计师张昊:大家都是心往一块使,没有什么别的事情,都在考虑怎么把这个事情和这个型号干好,把这事业干好。

    航天科技集团五院空间站系统总体副主任设计师郑昊:运载火箭打得非常完美,我心里的一个大石头落地了。希望后面的工作一切顺利,然后明天完美的完成交会对接,完成我们空间站建造的重要一步。

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