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前言：
據(jù)中國(guó)載人航天工程辦公室消息，北京時(shí)間2022年11月3日9時(shí)32分，空間站夢(mèng)天實(shí)驗(yàn)艙順利完成轉(zhuǎn)位。
這是一個(gè)很重要的標(biāo)志性事件，它表明我國(guó)空間站的三艙的構(gòu)型已經(jīng)完全到位。
夢(mèng)天實(shí)驗(yàn)艙轉(zhuǎn)位完成標(biāo)志著中國(guó)空間站T字基本構(gòu)型在軌組裝完成，向著建成空間站的目標(biāo)邁出了關(guān)鍵一步。
轉(zhuǎn)運(yùn)的必要性和重要作用
轉(zhuǎn)位動(dòng)作在我國(guó)空間站的建造及后續(xù)任務(wù)實(shí)施中發(fā)揮了重要作用。
夢(mèng)天實(shí)驗(yàn)艙是中國(guó)空間站第三個(gè)艙段，也是第二個(gè)科學(xué)實(shí)驗(yàn)艙，由工作艙、載荷艙、貨物氣閘艙和資源艙組成，起飛重量約23噸。
主要用于開展空間科學(xué)與應(yīng)用實(shí)驗(yàn)，參與空間站組合體管理，貨物氣閘艙可支持貨物自動(dòng)進(jìn)出艙，為艙內(nèi)外科學(xué)實(shí)驗(yàn)提供支持。
夢(mèng)天實(shí)驗(yàn)艙與空間站組合體對(duì)接、轉(zhuǎn)位之后才進(jìn)行并網(wǎng)操作控制，建立載人環(huán)境，神舟十四號(hào)航天員才能進(jìn)駐夢(mèng)天實(shí)驗(yàn)艙。
此次交會(huì)對(duì)接的兩個(gè)難點(diǎn)
①夢(mèng)天實(shí)驗(yàn)艙入軌后，與太陽(yáng)照射的角度有較大偏差，導(dǎo)致太陽(yáng)帆板發(fā)電能力弱，能源緊缺。
如果不能在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)完成交會(huì)對(duì)接，就需要緊急調(diào)整[夢(mèng)天]的姿態(tài)朝向太陽(yáng)從而補(bǔ)充能源，這樣就會(huì)導(dǎo)致交會(huì)對(duì)接時(shí)間的拖延。
為此，科研人員為[夢(mèng)天]特別制定了交會(huì)對(duì)接任務(wù)故障預(yù)案。
②上一次問天實(shí)驗(yàn)艙交會(huì)對(duì)接時(shí)，組合體是[一字]對(duì)稱構(gòu)型。
而此次夢(mèng)天實(shí)驗(yàn)艙交會(huì)對(duì)接時(shí)，由于問天實(shí)驗(yàn)艙已經(jīng)完成了轉(zhuǎn)位，因此組合體是[l]字形的非對(duì)稱構(gòu)型，這顯著增加了空間站在軌姿態(tài)控制的難度。
夢(mèng)天實(shí)驗(yàn)艙此次轉(zhuǎn)位過程的四大階段
①轉(zhuǎn)位準(zhǔn)備：在轉(zhuǎn)位任務(wù)開始前，夢(mèng)天實(shí)驗(yàn)艙位于核心艙的前項(xiàng)對(duì)接口。
此時(shí)，整個(gè)空間站是一個(gè)[偏T字]構(gòu)型。
要進(jìn)行轉(zhuǎn)位的話，首先要調(diào)整整個(gè)空間站的姿態(tài)，讓它立起來，近乎垂直于地球的方向。
②兩艙分離：對(duì)接機(jī)構(gòu)解鎖，夢(mèng)天艙轉(zhuǎn)臂伸向天和核心艙上的基座，轉(zhuǎn)臂和基座捕獲連接，夢(mèng)天艙和核心艙分離。
③艙體轉(zhuǎn)位：夢(mèng)天實(shí)驗(yàn)艙從空間站組合體前向?qū)涌?，轉(zhuǎn)位到側(cè)向的永久停泊口，采用了平面轉(zhuǎn)位方式。
也就是說在轉(zhuǎn)位過程中，夢(mèng)天實(shí)驗(yàn)艙始終保持在一個(gè)平面內(nèi)進(jìn)行轉(zhuǎn)位。
④側(cè)向捕獲：夢(mèng)天艙與天和核心艙側(cè)向?qū)涌趯?duì)接捕獲，轉(zhuǎn)臂解除與基座連接，夢(mèng)天艙與核心艙鎖緊，完成轉(zhuǎn)位。
首次采用[T]字基本構(gòu)型的原因
為了使航天器易于運(yùn)動(dòng)控制，構(gòu)型要保證主結(jié)構(gòu)和質(zhì)量分布盡量對(duì)稱、緊湊，以獲得好的質(zhì)量特性。
若采用非對(duì)稱構(gòu)型，組合體的力矩、質(zhì)心與所受到的干擾相對(duì)于姿態(tài)控制、軌道來說都不是對(duì)稱的。
這會(huì)導(dǎo)致飛行效率更低，控制模式更加復(fù)雜，一旦構(gòu)型發(fā)生偏轉(zhuǎn)，就需要付出額外的代價(jià)和資源將其控回。
穩(wěn)定的構(gòu)型有利于組合體的飛行，而且由于其受到的地心引力、大氣擾動(dòng)等影響較為均衡，空間站姿態(tài)控制消耗的推進(jìn)劑和其他資源較少。
問天、夢(mèng)天兩個(gè)實(shí)驗(yàn)艙在發(fā)射后，首先與天和核心艙進(jìn)行前向交會(huì)對(duì)接，再通過轉(zhuǎn)位動(dòng)作從天和核心艙前向?qū)涌谝苿?dòng)到側(cè)向停泊口，從而完成空間站[T]字基本構(gòu)型的建造任務(wù)。
轉(zhuǎn)位后的[T]字基本構(gòu)型結(jié)構(gòu)對(duì)稱，從姿態(tài)控制、組合體管理上都是比較穩(wěn)定的構(gòu)型，易于組合體的飛行；
且由于其受到的地心引力、大氣擾動(dòng)等影響較為均衡，空間站姿態(tài)控制消耗的推進(jìn)劑和其他資源較少。
三艙組合體已[T]字構(gòu)型
曾有航天專家比喻，中國(guó)空間站就像一座三室兩廳還帶儲(chǔ)藏間的[豪宅]。
[三室]指天和核心艙以及問天和夢(mèng)天實(shí)驗(yàn)艙；
[兩廳]則是指神舟載人飛船和天舟貨運(yùn)飛船。
天和核心艙是[T]字的一豎，在核心艙兩側(cè)對(duì)稱分布的問天實(shí)驗(yàn)艙與夢(mèng)天實(shí)驗(yàn)艙形成[T字]的一橫。
[一橫]的兩端，則是兩對(duì)[大風(fēng)車]一般的大型太陽(yáng)翼。
這樣，無(wú)論空間站以何種姿勢(shì)飛行，都能照上太陽(yáng)從而獲得高效的發(fā)電功效。
在這個(gè)構(gòu)型中，天和核心艙仍然保持著前向、后向、徑向三向?qū)拥哪芰Γ蓪?duì)接貨運(yùn)飛船和載人飛船。
由天和核心艙進(jìn)行統(tǒng)一的組合體管理，包括姿態(tài)軌道控制、載人環(huán)境、熱控、信息通信等；
問天實(shí)驗(yàn)艙與天和核心艙互為備份，問天實(shí)驗(yàn)艙可隨時(shí)接替天和核心艙對(duì)空間站組合體進(jìn)行統(tǒng)一管理和控制；
問天實(shí)驗(yàn)艙、夢(mèng)天實(shí)驗(yàn)艙為開展艙內(nèi)外科學(xué)實(shí)驗(yàn)提供支持。
三艙如此協(xié)同配合、有機(jī)統(tǒng)一，構(gòu)成更加完整可靠的空間站組合體。
結(jié)尾：
從天宮一號(hào)目標(biāo)飛行器、天宮二號(hào)空間實(shí)驗(yàn)室，到天和核心艙、問天實(shí)驗(yàn)艙和夢(mèng)天實(shí)驗(yàn)艙，再到即將建造完成的空間站。
空間站的一步步搭建，反映了我國(guó)航天技術(shù)跨越發(fā)展的成就。
中國(guó)空間站將在今年完成建造，建成國(guó)家級(jí)的太空實(shí)驗(yàn)室，為中國(guó)乃至全世界的科學(xué)探索提供重要平臺(tái)。
建造中國(guó)空間站、建成國(guó)家太空實(shí)驗(yàn)室，是實(shí)現(xiàn)載人航天工程[三步走]戰(zhàn)略的重要目標(biāo)，中國(guó)空間站將在今年完成建造，成為建設(shè)航天強(qiáng)國(guó)、科技強(qiáng)國(guó)的重要標(biāo)志。
