神舟十四號乘組身肩重任:兩個大型實驗艙在此期間對接,天宮空間站決勝時刻

明年將是天宮空間站的決勝年,因為按照既定時間表我們將在2023年之前完成在軌建造階段任務。空間站在軌建造階段總計安排了6次發射,其中大部分在軌建造工作都將在神舟十四號任務期間展開。在軌建造的主要任務就是將問天號與夢天號兩個22噸級實驗艙分別對接在天和核心艙第二與第四象限徑向停泊口。

神舟十四號乘組身肩重任:兩個大型實驗艙在此期間對接,天宮空間站決勝時刻

大型艙段如果直接徑向對接,巨大的撞擊慣量將對空間站姿態產生巨大的擾動,因此我們採取先軸向對接核心艙前向對介面,再轉位對接徑向停泊口的方案,以減弱這種姿態擾動。實驗艙轉位事關整個空間站工程成敗不容有失,工程總體為此準備了兩套互為備份的轉位手段:

神舟十四號乘組身肩重任:兩個大型實驗艙在此期間對接,天宮空間站決勝時刻

1。實驗艙轉位機械臂,轉臂與節點艙基座對接,帶動實驗艙上翻、旋轉、下翻實現轉位,該機械臂的突出優勢是結構簡單可靠性高。2。天和核心艙機械臂輔助轉位,機械臂與實驗艙艙表目標介面卡對接實現捕獲,爾後直接帶動實驗艙轉位。實驗艙轉位機械臂是首選方案,而天和機械臂作為一款七自由度大型空間機械臂本身就具備25噸級承載力,且其位姿精度也處於世界領先水平,因此完全具備輔助22噸級實驗艙轉位的技術能力。

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兩個實驗艙到位後天宮空間站的在軌任務能力將更加完善,首先兩個實驗艙對稱徑向靠泊於核心艙停泊口,形成的近40米大跨度達到了類似國際空間站的桁架效果,解決了太陽翼相互遮擋問題,而且空間站配置的是清一色的高光電轉換效率柔性三結砷化鎵電池翼,它將為空間站各類實驗工作的開展提供充沛電能。

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問天實驗艙提供了一個全新的人員專用氣閘艙,解決了使用核心艙氣閘艙執行出艙活動導致與其他艙段間交通阻斷的問題,此後航天員出艙活動都將優先選擇在人員專用氣閘艙出艙,而且它的出艙艙門是對地一側,航天員一出艙就能看到壯美的地球,好處是盡最大限度減少太陽的直接照射,有利於艙外攝像機對航天員出艙活動進行高畫質成像。

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夢天實驗艙也帶來了一個貨物專用氣閘艙與可展開式暴露實驗平臺,需要在艙外環境實驗的載荷物品直接透過貨物專用氣閘艙實現進出艙,而不必驅使航天員在出艙活動中部署,大大提高了在軌科研效率。與此同時,問天實驗艙還有一部展開長度達5米的小型機械臂,該機械臂可照料艙外實驗載荷、輔助航天員出艙,還可以與天和機械臂對接,形成長度達15米的超長機械臂,並基於後者的爬行功能實現空間站外表面全觸達。

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簡而言之,我們以60噸級的三艙組合體實現了400噸級國際空間站所具備的大部分功能,同時基於結構與運動控制、資訊系統、能源系統、熱控流體迴路、載人環境、推進系統的高度融合,為天宮空間站打造了一顆強核心,未來的拓展工程將因此可以有更大作為。

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