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问天天和两大重器成功牵手!柔性太阳帆板太空轻舞!

时间:2022年07月25日 信息来源:本站原创 点击:1251 字体:

7月25日3时13分,由航天科技集团五院抓总研制的问天实验舱,成功对接于天和核心舱前向端口,整个交会对接过程历时约13小时。这是我国两个20吨级航天器首次在轨实现交会对接,也是空间站有航天员在轨驻留期间首次进行空间交会对接。


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随后,问天实验舱柔性太阳帆板完成二次展开。据航天科技集团五院(以下简称五院)技术人员介绍,柔性太阳帆板之所以没有在交会对接前全部展开,其中一个原因就是减少柔性太阳帆板振动对交会对接任务的影响。

 

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柔性太阳帆板的“柔性”特点意味着容易产生振动。问天实验舱带着一对“软翅膀”进行交会对接,控制难度极高。


为了防止这“温柔一振”对航天任务造成严重影响,五院502所在半刚性太阳帆板控制基础上,探索出抑制柔性太阳帆板振动的方法,让其在太空中“平稳翱翔”。

 

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此前我国的航天器大多使用固有频率范围窄的半刚性太阳帆板,而柔性太阳帆板的固有频率范围很宽,如果航天器的控制频率与其重合,帆板就会被激发而振动起来。

 

如果任由这种振动发展下去,轻则影响航天器的控制精度和稳定度,影响载荷工作,影响交会对接,重则可能激发控制系统被动应付,造成“越控制振动越厉害、振动越厉害控制系统越要控制”的局面,进而使系统失稳,影响空间站在轨稳定运行。


这就好像“扁担挑水”,会挑水的人可以通过调整身体的起伏频率和幅度,使桶中水只泛起微小波纹,同时能健步如飞。不会挑水的人则无法通过调整身体来控制扁担,行走速度也受扁担影响而忽快忽慢。‍

 

借鉴这一原理,五院的专家们总结设计出不同情况下控制太阳帆板振动的算法,通过航天器的姿态调整抑制振动。从控制效果来看,这一自主创新的控制方法更适合我国航天器的“体质”,主要技术指标优于国外同类技术。

 

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实现对空间站大型柔性帆板振动的抑制,离不开五院研制人员的数年攻关。他们通过理论分析和试验识别引起帆板振动的源头,在精细的数学仿真和大量的物理仿真后,总结并设计出针对不同情况下控制太阳帆板振动的算法。

 

算法是抑制太阳帆板振动的核心技术,其控制的基本过程是通过摄像机观察等手段识别柔性太阳帆板的振动参数,然后由计算机通过相应的算法确定航天器需要做出的姿态调整,并下达命令给负责调整航天器姿态的执行机构。

 

事无大小,事无巨细,方方面面都要考虑到、设计到、验证到,这就是航天工程的特色。建设中国人自己的空间站,推动建成航天强国,五院人每天都在和这样大大小小的问题交涉着、进步着。



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