梦天实验舱为何要转位？空间站为何要成T字构型？专家详解

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。

11月3日在北京航天飞行控制中心拍摄的空间站梦天实验舱顺利完成转位的画面。新华社 图

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。