太空再現「華爾茲」

科技 04-28

近日，天舟一號與天宮二號實現了完美的自主交會對接，兄弟二人攜手遨遊太空，精準控制演繹太空華爾茲。

由於質心、慣量變化範圍大，干擾大等更加惡劣的條件，天舟一號與天宮二號新組合體控制將要接受更大的考驗，而且「太空加油」需要穩定的平台，組合體的穩定控制是「太空加油」的前提，這對中國空間技術研究院下屬北京控制工程研究所的GNC系統提出了更高的要求。

太空再現「華爾茲」

GNC系統測試數據判讀

提高太陽能帆板性能

在太空運行中，組合體攜帶的很多設備所需的電力能源需要太陽能的支撐和轉化，所以，在繞地運行的過程中，為了確保組合體上的太陽能帆板始終對準太陽，儘可能多地接受陽光的照射，組合體需要持續地調整身姿。北京控制工程研究所設計師結合天宮一號的飛行經驗，精益求精，優化了帆板實時調速控制演算法，減小了帆板跟蹤誤差，進一步提高了太陽能帆板跟蹤精度。為了應對組合體長期在軌運行可能面臨的太陽方位不好的情況，組合體將首次在軌實施組合體連續偏航機動，以確保太陽帆板高效率跟蹤太陽，使組合體持續接收來自太陽的能量，保證組合體更長時間的穩定飛行，尤其為後續空間站建設，組合體更長期的飛行奠定堅實的技術基礎。

太空再現「華爾茲」

交會對接敏感器測試數據分析

私人訂製CMG

為了保證組合體這種大型變結構組合體在太空的姿態穩定，北京控制工程研究所為其研製專屬的200Nms控制力矩陀螺（CMG），構建了具備完善的自主故障診斷和重構能力的CMG系統，針對系統特性，還對演算法進行了優化，據稱，該演算法不僅可以大大節約推進劑消耗，後續還可直接應用於空間站這種更大型變結構組合體的控制。

太空再現「華爾茲」

200Nms控制力矩陀螺（CMG）

制定多種預案

在複雜的太空環境中，突發情況雖說是「萬一」，但真要有了問題怎麼辦？北京控制工程研究所用多年來的技術積累給出了放心的答案。GNC系統在硬體配置和軟體設計層面均採用了多重備份，制定了十餘種正常和安全飛行模式，保證當出現任何一重故障時，組合體可以完全正常工作，當同時出現任何兩重故障時，組合體依舊能夠保證安全狀態。即使飛船分離時對接結構解鎖分離產生巨大姿態干擾，依舊可以保證天宮二號的有效控制，並在一分鐘之內回歸到正常穩定對地飛行狀態，同時還可以實現飛船在分離和撤離過程中可以一直「盯著」天宮，以防發生碰撞，最大限度地保證了飛船分離和撤離過程中的平穩和安全。

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