强观察 | 问天实验舱的这对“大翅膀”实力有多“硬核”？

人民网北京7月30日电 （张桂贵、方经纶、唐佳）问天实验舱发射任务近日在海南文昌航天发射场取得圆满成功，并同天和核心舱组合体对接。

人民网“强观察”栏目了解到，问天实验舱采用了诸多先进技术。其中，单翼厚度不足1毫米、翼展长27米的巨型柔性太阳电池翼颇受关注。

问天实验舱太空模拟图 来源：中国空间技术研究院

据了解，该电池翼单翼展开面积超过138平米，功率高达18千瓦，4个这样的太阳电池翼就能提供空间站建成后“天和+问天+梦天”三舱组合体80%的能量。它由中国航天科技集团八院抓总研制，是我国空间站不折不扣的“能量源泉”。

对于飞行器来说，搭载运载火箭成功进入预定轨道仅仅是“行百里路半九十”，太阳翼的成功在轨展开是发射任务圆满成功的重要标志。在问天实验舱与天和核心舱成功对接后，问天实验舱柔性太阳翼成功完成了“二次展开”，该技术为全球首创。

“二次展开”是什么概念？

“强观察”栏目了解到，所谓的“二次展开”，就是问天实验舱太阳翼的伸展机构首次运用了“二次解锁装置”。

“伸展机构是太阳翼的承力骨架，主要由伸展臂和收藏筒两大部分组成，就像是可折叠的伞骨；太阳电池阵则像一个巨大的伞面覆盖其上。伞骨将支撑起整个伞面，承受空间环境的严酷影响。”中国航天科技集团八院空间站副总指挥甘克力这样形容伸展机构。

在问天实验舱入轨之初，柔性太阳电池翼通过伸展机构的第一次解锁实现部分开展，就可以满足自身的供电需求。在完成变轨、对接等动作后，伸展机构启动二次解锁装置，展开全部的柔性太阳电池翼，使其达到最大的发电功率。

太阳翼为啥要“二次展开”呢？

甘克力介绍，“二次展开”主要是为了确保交会对接这个关键动作的绝对安全。交会对接过程中两个数十吨级的航天器，以大约7.9km/s的速度运动，需要精准地控制它们的位置、速度、姿态才能保证可靠的对接，稍有偏差航天器就会发生碰撞。如果太阳电池翼完全展开，实验舱就好比两只手各持一面巨大的帆，微小的抖动，都会导致实验舱的速度、相对位置和飞行姿态的控制精度严重下降，控制难度指数级增加。

“二次展开”具体如何实现的？

据了解，第一次展开时，太阳电池翼在太空做了一套标准的“广播体操”动作。首先，火工品“热身运动”起爆，解除太阳翼的固定；紧接着抬升机构“俯仰运动”将太阳翼从舱壁上立起；随后，展开锁定机构“扩胸运动”将两个太阳电池阵向两侧展开；约束释放机构“转体运动”解除收藏箱的约束；最后伸展机构“伸展运动”井然有序地推开20块电池板。

在交会对接完成后，开始“第二次展开”过程，历时50分钟，约束释放机构再次登场，搭档实验舱太阳翼独有的二次解锁装置，为其余64块电池板解除约束，展示了世界独创的柔性翼二次展开技术。伸展机构依旧稳如泰山，如同金箍棒一般越伸越长，直到将这个百平米的“大块头”完全展开。

为了实现安全可靠且一次性成功展开，研制团队经过了多次方案论证，在地面进行了大量的高低温、载荷拉偏试验，从而确保了伸展机构在太空中也具备可重复展收、一气呵成的高可靠性；同时，伸展机构所具备的高刚度、高强度的特点，完全可以支撑柔性翼在飞行过程中始终保持稳定姿态，自由翱翔。 （程雷 胡芳芳对本文亦有贡献）