中國空間站“T”字基本構型模擬示意圖。航天科技集團供圖

據中國載人航天工程辦公室訊息，北京時間2022年11月3日9時32分，空間站夢天實驗艙順利完成轉位。

這標誌著中國空間站“T”字基本構型在軌組裝完成，向著建成空間站的目標邁出了關鍵一步。

為什麼是“T”字構型？

中國空間站三艙佈於同一平面，形成“T”字，可謂匠心獨具。

中國空間站抓總研製單位航天科技集團五院專家介紹，兩個尺寸、質量特性大體一致的實驗艙對向佈置，形成“T”字的一橫，兩對大型太陽翼成為“T”字一橫遠端的兩個“大風車”。這樣一來，不管空間站以何種姿勢飛行，都能接受到陽光的照射，從而獲得高效的發電效果。

同時，問天、夢天兩個實驗艙的氣閘艙分別位於“T”字一橫的端頭，正常工作洩壓或異常隔離時均不影響其他密封艙段構成連貫空間，保證了安全性。

作為“T”字那一豎的天和核心艙，在這個對稱關係中仍然保持著前向、後向、徑向三向對接的能力。

後向對接貨運飛船，使得組合體可以直接利用貨運飛船的發動機進行軌道機動；前向、徑向兩個對介面不僅可以接納兩艘載人飛船實現輪換，而且保持正常三軸穩定對地姿態時兩對介面都在軌道平面內，即可讓載人飛船在軌道面內沿飛行方向和沿軌道半徑方向直接對接，無需對接後再轉換對介面。

另外，為讓“T”字構型更加穩定可靠，研製團隊高度關注中國空間站的系統整合，獨創性地一體化設計出整站三艙，構建了一個“組合體核心”，作為“最強大腦”對整個空間站進行統一管理，保證各艙段、飛行器動作協調。

這樣的總體設計，充分體現了中國空間站建設“在規模適度條件下追求高效率”的目標，具有極高的資源利用效率和較強的可靠性。

中國空間站“T”字基本構型模擬示意圖。航天科技集團供圖

“太空家園”佈局有講究

2022年，中國空間站進入全面建造階段，問天實驗艙、夢天實驗艙與核心艙相繼完成交會對接，透過艙段轉位操作，將兩個實驗艙分別停泊於核心艙節點艙對應停泊口，在軌完成空間站“T”字構型組合體組裝，以三艙段組合形成基本構型轉入運營階段。

其中，天和核心艙作為空間站組合體控制和管理主份艙段。問天實驗艙主要任務是具備空間站組合體統一管理和控制能力，具備與核心艙進行交會對接、轉位和停泊的能力；支援航天員在軌長期駐留，提供專用氣閘艙，具備出艙支援能力；支援開展密封艙內、艙外科學實驗和技術試驗。夢天實驗艙則具備載荷自動進出艙能力。

專家解釋，考慮到天和核心艙前端是節點艙，後端也要有對介面和人員通道，因此將資源艙設計為直徑達到包絡上限的環形，“套”在密封通道之外。

而對於密封艙部分，設計師們將其分為大小直徑兩個柱段，帆板、中繼天線、機械臂等大尺寸艙外裝置都佈置在小柱段，從而使其加上了各種“外掛”後的外包絡仍在火箭整流罩允許範圍內。小柱段內部則不能佈置大尺寸裝置，用於航天員生活休息。

就這樣，核心艙演化出了大小尺寸密封艙加大直徑資源艙的模樣，同時各部分沿軸向形成節點艙-小柱段-大柱段-資源艙的順序。

基於這樣的排列順序及裝置佈局，發射時重量較輕的小柱段在上，有利於整體基頻和強度設計，減少結構重量；入軌後，航天員生活區能夠與工作區分開，相對安靜、私密並且離節點艙近，應急情況便於撤離。

“問天”“夢天”的設計巧思

為兼顧到組合體構型，設計團隊全力確保問天實驗艙和夢天實驗艙的尺寸、質量特性大體一致，從而獲得整體構型下較好的動力學特性，而且從佈局上都採用了工作艙-氣閘艙-資源艙的順序。

航天科技集團五院專家介紹，這一設計，可讓實驗艙在對接之後，使氣閘艙成為所有密封艙組合的“端部”，可以在實驗艙出現緊急情況時及時與其他艙段隔離，確保中國空間站在軌穩定執行。

同時，考慮到問天實驗艙和夢天實驗艙沒有前後對接的需求，只在一端對接即可。設計團隊對兩個實驗艙的資源艙採用了傳統的小尺寸“實心”佈局，外部則佈置了帆板和天線。

正可謂“大塊頭有大智慧”，規模龐大、系統複雜的中國空間站，在細節上處處體現著航天人的巧思，讓我們的“太空家園”變得更加舒適高效。隨著“夢天”的入列，中國空間站將以全新的姿態迎接未來的太空征程。