央視網(wǎng)消息：夢天實驗艙與空間站組合體進(jìn)行交會對接，可以是說我國載人航天工程當(dāng)中最大質(zhì)量的兩個航天器的太空“握手”，控制難度明顯增大。為此，科研人員也想出了不少辦法，讓他們能夠在太空里穩(wěn)穩(wěn)“握手”。
此次夢天實驗艙要與空間站組合體進(jìn)行交會對接，可以說是中國航天史上最“強(qiáng)有力”的一次太空“握手”。夢天實驗艙重達(dá)23噸，而空間站則是由天和核心艙、問天實驗艙以及神舟十四號載人飛船、天舟四號貨運飛船組成的“四艙”組合體，總重量更是超過了60噸，要讓這兩個龐然大物完成交會對接，它們就必須“穩(wěn)穩(wěn)握手”，盡量減小它們之間的撞擊力。
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航天科技集團(tuán)五院空間站系統(tǒng)電總體主任設(shè)計師 梁曉鋒：為了克服對接過程中，大的沖擊對設(shè)備造成影響，實際上在交會對接上，是做了相關(guān)一些專項設(shè)計，一些阻尼設(shè)計，以適應(yīng)大噸位、大質(zhì)量的交會對接，在整個對接過程中是減緩或者減小對接力，以保護(hù)整個對接機(jī)構(gòu)，減少對整個組合體和設(shè)備的沖擊。
此次交會對接的另一大考驗，就是夢天實驗艙攜帶著兩個巨大的太陽能帆板，它們不僅面積大，并且采用的是柔性材料，就好比帶著一對巨大的“軟翅膀”進(jìn)行交會對接，控制難度可以說是空前之高。為此，科研人員也專門為夢天實驗艙設(shè)計了一套太陽帆板展開方案，提高了可控性，保證任務(wù)穩(wěn)妥成功。
航天科技集團(tuán)五院空間站系統(tǒng)總體設(shè)計師 羅超：我們（夢天實驗艙）對上來的時候太陽翼一直縮著飛的，到對接上之后，完成太陽翼的二次展開。
太空“牽手”難度大 多重措施保成功
夢天實驗艙與三個月前發(fā)射的問天實驗艙“個頭”差不多，但是交會對接過程卻是“難”上加“難”。為了解決這些難題，科研人員設(shè)計了大量的預(yù)案和措施，保障了此次交會對接最終圓滿成功。
據(jù)介紹，此次交會對接的第一個難點，就是夢天實驗艙入軌后，與太陽照射的角度有較大偏差，導(dǎo)致太陽帆板發(fā)電能力弱，能源緊缺。如果不能在規(guī)定的時間內(nèi)完成交會對接，就需要緊急調(diào)整“夢天”的姿態(tài)朝向太陽從而補充能源，這樣就會導(dǎo)致交會對接時間的拖延。為此，科研人員為“夢天”特別制定了交會對接任務(wù)故障預(yù)案。
第二個難點便是在于此次交會對接的目標(biāo)——空間站組合體上。上一次問天實驗艙交會對接時，組合體是“一字”對稱構(gòu)型，而此次夢天實驗艙交會對接時，由于問天實驗艙已經(jīng)完成了轉(zhuǎn)位，因此組合體是“L”字形的非對稱構(gòu)型，這顯著增加了空間站在軌姿態(tài)控制的難度。
航天科技集團(tuán)五院空間站系統(tǒng)總體設(shè)計師 羅超：采用了俯仰偏置一定角度，這樣可以節(jié)省很多推進(jìn)劑，也是有效利用空間力矩。然后，在夢天艙進(jìn)入最后平移靠攏段的時候，才會把俯仰角度調(diào)整到完全水平的狀態(tài)，來等待夢天實驗艙的交會對接。
此外，在“夢天”接近組合體時需要開啟反推發(fā)動機(jī)減速，發(fā)動機(jī)的羽流會干擾到組合體的姿態(tài)，這樣就讓夢天實驗艙與空間站在最后關(guān)頭的對接變得更加困難。不過，在科研人員的“精心設(shè)計”下，夢天實驗艙精準(zhǔn)識別了與空間站組合體的相對距離及相對姿態(tài)，通過一點點接近并最終實現(xiàn)了高精度的交會對接。
三型太陽翼為中國空間站提供充沛能源
夢天實驗艙與中國空間站對接并實施轉(zhuǎn)位后，中國空間站將形成“T”字構(gòu)型，中國空間站也將同時使用上了三種不同的太陽翼。
在中國空間站的規(guī)劃設(shè)計過程中，科研人員針對不同艙體的特點與需求，開發(fā)了三代太陽翼，每一代都各具特點。神舟載人飛船采用的是第一代剛性太陽翼、天舟貨運飛船采用的是第二代半剛性太陽翼。
中國航天科技集團(tuán)八院空間站夢天實驗艙電源副主任設(shè)計師 劉必海：第一代我們用的叫剛性基板，它是用的碳纖維加鋁蜂窩這種結(jié)構(gòu)的，它的體積比較大。我們的貨運飛船在原來功率需求的進(jìn)一步提升之上，我們又使用了第二代半剛性的太陽電池翼，它用了碳纖維的框架加玻璃纖維網(wǎng)，就像網(wǎng)球拍，大大降低了整個太陽翼的重量。
相較于神舟飛船和貨運飛船，空間站的兩個實驗艙體積都非常大。同時實驗艙還需要攜帶大量機(jī)柜，完成多項在軌實驗，用電量較大。為此，科研人員專門開發(fā)了第三代柔性太陽翼，來保障實驗艙的用電需求。
中國航天科技集團(tuán)八院空間站夢天實驗艙電源副主任設(shè)計師 劉必海：現(xiàn)在夢天實驗艙用的太陽翼是我們第三代的太陽電池翼，我們叫柔性太陽電池翼，它具有重量輕、長壽命、大功率的特點。單艙兩個太陽翼的發(fā)電能力大概有18千瓦，通俗來講我單個夢天實驗艙一天的發(fā)電能力，可以（供）一家三口三個月的使用。
在天和、問天、夢天三艙組合后，空間站的日發(fā)電量可達(dá)近1000度，讓中國空間站真正實現(xiàn)“用電無憂”。
新一代太陽翼為“夢天”賦能
新一代柔性太陽帆板為中國空間站再添新動力，這個柔性太陽帆板是個什么樣？有哪些特點？跟隨總臺記者去看看。
總臺記者 陳慶濱：由太陽能轉(zhuǎn)化而來的電能，是在軌航天器的能量來源。與普通航天器有所區(qū)別的是，在此次發(fā)射的夢天試驗艙上，裝載的就是我身后的這樣一對“軟性翅膀”——柔性太陽帆板。大家可以看到，這個太陽帆板的單板厚度不足1毫米，可謂“薄如紙”， 在這上面還裝有許許多多深藍(lán)色玻璃的小鏡子，這每一個小鏡子就宛如一座小型太空發(fā)電站，經(jīng)串聯(lián)、并聯(lián)后組成太陽電池陣，為航天器提供源源不斷的能量保障。
夢天實驗艙的太陽帆板采用的是我國最新一代的太陽電池陣技術(shù)——柔性三結(jié)砷化鎵太陽電池陣，它是由十幾萬片柔性太陽電池組成。這些柔性太陽電池單位面積重量僅為傳統(tǒng)太陽電池的50%，但光電轉(zhuǎn)換效率卻實現(xiàn)大幅的增長。
中電科能源有限公司空間站太陽電池陣項目負(fù)責(zé)人 蘇彬：三結(jié)砷化鎵太陽電池比傳統(tǒng)地面用的硅電池的轉(zhuǎn)換效率要高出兩倍以上。
為確?？臻g站在軌壽命，研制團(tuán)隊持續(xù)開展高壓柔性太陽電池陣技術(shù)研發(fā)，先后完成8萬余次高低溫循環(huán)試驗，確保太陽電池陣結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、伸縮自如，預(yù)期低軌道太陽電池陣設(shè)計壽命由5年提升至15年。
