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澎湃新闻记者 俞凯 通讯员 苑萱
澎湃新闻记者从中国航天科技集团八院获悉,2022年7月28日,问天实验舱发射升空4天后,中国首个大型对日定向装置正式登台亮相,成功完成一系列在轨性能测试,各项指标均表现优异,标志着中国空间站成功实现双自由度对日定向。
我国空间站大型对日定向装置“首秀”成功。中国航天科技集团 供图
众所周知,向日葵向阳而生,是因为花盘下孕育着植物生长素,让它可以追逐太阳、自由生长;而前不久中国发射的第一个实验舱——问天实验舱,也有一种让太阳翼在轨实时追踪太阳的特殊“生长素”,那就是配置在问天实验舱尾端的大型对日定向装置。
这个大型对日定向装置,是由八院805所研制的大型机械传动机构,也是目前国内设计规模最大、电传输功率最大、设计寿命最长的回转运动类空间机构产品。简单来说,它主要负责驱动太阳翼转动以及舱内外能源的传输,未来空间站建造完成后,舱内各类科学仪器、有效载荷,包括维持航天员生命系统的重要设备所需要的电能,都要依赖大型对日定向装置从舱外向舱内进行高效可靠的传输。可以说,它是空间站名副其实的“能源卫士”。
空间站在轨飞行过程中,如何保持太阳翼时刻对准太阳?对日定向装置“肚子”里装有能实时采集太阳转动角度信息的旋转变压器,在接收到姿态控制系统下达的运动模式要求后,对日定向装置可以通过开展自主运动规划,精准调整自身状态,从而让太阳翼像“向日葵”一样实现稳定对日。
除了对得准,更难的是如何将这么大、这么软的太阳翼控制平稳,这是八院研制团队在设计时的考量和担心。问天实验舱太阳翼总面积超过276平米,整翼长55米,但只有打印纸这么软,任何的轻微振动都会让它晃晃悠悠摆动。如果太阳翼转动不平稳,将导致空间站姿态控制出现困难。因此,“大柔性高稳定伺服控制系统”应运而生,这套为对日定向装置量身打造的控制方案,让太阳翼能够“长袖善舞”,实现对太阳的稳定跟踪控制。
更厉害的是,当太阳翼受到外界干扰而导致抖动时,对日定向装置的控制系统能非常灵敏地察觉,并进行“快速安抚”,就像“太极推手”一样化有形于无形,在不到30秒的时间内,就能将太阳翼弹性振动能量及时耗散。
八院表示,本次在轨试验是大型对日定向装置在我国空间站组建过程中的“首秀”,试验的圆满成功,将为后续空间站组建以及在轨运营奠定坚实的基础。