強觀察 | 問天實驗艙的這對“大翅膀”實力有多“硬核”？

人民網北京7月30日電 （張桂貴、方經綸、唐佳）問天實驗艙發射任務近日在海南文昌航天發射場取得圓滿成功，並同天和核心艙組合體對接。

人民網“強觀察”欄目瞭解到，問天實驗艙採用了諸多先進技術。其中，單翼厚度不足1毫米、翼展長27米的巨型柔性太陽電池翼頗受關注。

問天實驗艙太空模擬圖 來源：中國空間技術研究院

據瞭解，該電池翼單翼展開面積超過138平米，功率高達18千瓦，4個這樣的太陽電池翼就能提供空間站建成後“天和+問天+夢天”三艙組合體80%的能量。它由中國航天科技集團八院抓總研製，是我國空間站不折不扣的“能量源泉”。

對於飛行器來説，搭載運載火箭成功進入預定軌道僅僅是“行百里路半九十”，太陽翼的成功在軌展開是發射任務圓滿成功的重要標誌。在問天實驗艙與天和核心艙成功對接後，問天實驗艙柔性太陽翼成功完成了“二次展開”，該技術為全球首創。

“二次展開”是什麼概念？

“強觀察”欄目瞭解到，所謂的“二次展開”，就是問天實驗艙太陽翼的伸展機構首次運用了“二次解鎖裝置”。

“伸展機構是太陽翼的承力骨架，主要由伸展臂和收藏筒兩大部分組成，就像是可摺疊的傘骨；太陽電池陣則像一個巨大的傘面覆蓋其上。傘骨將支撐起整個傘面，承受空間環境的嚴酷影響。”中國航天科技集團八院空間站副總指揮甘克力這樣形容伸展機構。

在問天實驗艙入軌之初，柔性太陽電池翼通過伸展機構的第一次解鎖實現部分開展，就可以滿足自身的供電需求。在完成變軌、對接等動作後，伸展機構啓動二次解鎖裝置，展開全部的柔性太陽電池翼，使其達到最大的發電功率。

太陽翼為啥要“二次展開”呢？

甘克力介紹，“二次展開”主要是為了確保交會對接這個關鍵動作的絕對安全。交會對接過程中兩個數十噸級的航天器，以大約7.9km/s的速度運動，需要精準地控制它們的位置、速度、姿態才能保證可靠的對接，稍有偏差航天器就會發生碰撞。如果太陽電池翼完全展開，實驗艙就好比兩隻手各持一面巨大的帆，微小的抖動，都會導致實驗艙的速度、相對位置和飛行姿態的控制精度嚴重下降，控制難度指數級增加。

“二次展開”具體如何實現的？

據瞭解，第一次展開時，太陽電池翼在太空做了一套標準的“廣播體操”動作。首先，火工品“熱身運動”起爆，解除太陽翼的固定；緊接着抬升機構“俯仰運動”將太陽翼從艙壁上立起；隨後，展開鎖定機構“擴胸運動”將兩個太陽電池陣向兩側展開；約束釋放機構“轉體運動”解除收藏箱的約束；最後伸展機構“伸展運動”井然有序地推開20塊電池板。

在交會對接完成後，開始“第二次展開”過程，歷時50分鐘，約束釋放機構再次登場，搭檔實驗艙太陽翼獨有的二次解鎖裝置，為其餘64塊電池板解除約束，展示了世界獨創的柔性翼二次展開技術。伸展機構依舊穩如泰山，如同金箍棒一般越伸越長，直到將這個百平米的“大塊頭”完全展開。

為了實現安全可靠且一次性成功展開，研製團隊經過了多次方案論證，在地面進行了大量的高低温、載荷拉偏試驗，從而確保了伸展機構在太空中也具備可重複展收、一氣呵成的高可靠性；同時，伸展機構所具備的高剛度、高強度的特點，完全可以支撐柔性翼在飛行過程中始終保持穩定姿態，自由翱翔。 （程雷 胡芳芳對本文亦有貢獻）