中國空間站機械臂轉位貨運飛船試驗成功為後續空間站在軌組裝建造積累經驗


央廣網北京1月6日消息(記者張棉棉)據中央廣播電視總台中國之聲《新聞晚高峰》報導,據中國載人航天工程辦公室消息:6日6時59分,經過約47分鐘的跨系統密切協同,空間站機械臂轉位貨運飛船試驗取得圓滿成功。

這是我國首次利用空間站機械臂操作大型在軌飛行器進行轉位試驗。究竟什麼是空間站機械臂轉位貨運飛船試驗?試驗的難點又在哪兒?

1月6日凌晨,機械臂成功捕獲天舟二號貨運飛船。 6時12分轉位試驗開始,天舟二號貨運飛船與天和核心艙解鎖分離後,在機械臂拖動下,以核心艙節點艙球心為圓心進行平面轉位;爾後,反向操作,直至貨運飛船與核心艙重新對接並完成鎖緊。對於這次試驗,北京航天飛行控制中心貨運飛船任務總師鄒雪梅評價:「整個任務執行非常順利,流程、時間各方面都基本和設計一致。」

空間站機械臂轉位貨運飛船試驗這個試驗聽起來很複雜,實際上核心就是兩個字「轉位」,轉一個位置來進行交會對接。鄒雪梅介紹:「空間站後續做組裝的時候,實驗艙一和艙二上去對接的時候,它會首先對接在前向對接口,最終組裝完成,大家都知道它是個T字形,艙一和艙二要轉到側向的對接口,這個動作就要靠轉位來完成,就是為了組裝建造做準備的,轉一個方向。」

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相比以往,這一次,機械臂要自己「抓」著貨運飛船這麼大塊頭的艙段來操作,難度高了不少。航天科技集團五院空間站系統總體副主任設計師湯溢說:「整個試驗是多個系統協同工作,試驗需要流程程序非常匹配,以保證轉位過程中的安全性,所以對整個過程要求更高。」

本次任務一定要在凌晨進行嗎?答案是肯定的,這與測控弧段等因素有關,不僅只能在凌晨完成,甚至在本月內只能是6日凌晨完成。鄒雪梅說:「今天就這一次機會,而且這個月基本上就沒有第二次機會了,要再選下次機會,還要重新計算能量平衡、測控弧段方方面面。測控要求是最好的一個弧段,天地基連續跟蹤測量的這樣一個弧段,同時還因為是一個特殊姿態,這種特殊姿態下,這個條件是比較苛刻的。」

在這樣的過程中,飛行器的姿態又有大的調整,一開始是定向飛行姿態,接下來要轉到重力梯度,完成後還要轉回三軸對地,姿態在不斷調整,測控條件也在不斷變化,而且調整的點還不是一個完全確定點,正常和應急情況下又有可能不是統一的,地面各系統要保證在所有這些情況下,測控不中斷,指令能夠發上天去,能夠實現對組合體的控制,這裡面的設計要求自然也非常高。

尤其值得關注的是,整個轉位過程,是在重力梯度的姿態下完成。什麼是在重力梯度下完成動作?簡單來說,就是機械臂不靠航天員,自主完成動作。鄒雪梅說:「主要因為在轉位過程當中,機械臂在做動作,這時候兩個飛行器空間站和貨運飛船都是停控的,是沒有控制的,飛行器不做控制。那麼在重力梯度情況下,利用重力自穩定的特性,確保姿態相對變化比較小,能保證在一個相對穩定的姿態。」

中國載人航天工程副總設計師劉晉說,此次試驗,初步檢驗了利用機械臂操作空間站艙段轉位的可行性和有效性,驗證了空間站艙段轉位技術和機械臂大負載操控技術,為後續空間站在軌組裝建造積累了經驗。劉晉表示:「機械臂在空間操作一個大型的裝置,對於路徑的規劃以及穩定性的控制進行了充分驗證,這是後邊空間站建造過程中必不可少的技術。雖然經過了多次仿真和地面試驗,由於跟空間微重力條件下有很大區別,所以要對這些結果在空間進行實際的驗證。這次試驗充分驗證了這個技術,使得我們對今後空間站的建造具有了完整的能力和信心。」

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