近日，天舟一號(hào)與天宮二號(hào)實(shí)現(xiàn)了完美的自主交會(huì)對(duì)接，將攜手遨游太空，精準(zhǔn)控制演繹太空華爾茲。

由于質(zhì)心、慣量變化范圍大，干擾大等更加惡劣的條件，天舟一號(hào)與天宮二號(hào)新組合體控制將要接受更大的考驗(yàn)，而且“太空加油”需要穩(wěn)定的平臺(tái)，組合體的穩(wěn)定控制是“太空加油”的前提，這對(duì)中國(guó)空間技術(shù)研究院下屬北京控制工程研究所的GNC系統(tǒng)提出了更高的要求。

▲GNC系統(tǒng)測(cè)試數(shù)據(jù)判讀

提高太陽(yáng)能帆板性能

在太空運(yùn)行中，組合體攜帶的很多設(shè)備所需的電力能源需要太陽(yáng)能的支撐和轉(zhuǎn)化，所以，在繞地運(yùn)行的過(guò)程中，為了確保組合體上的太陽(yáng)能帆板始終對(duì)準(zhǔn)太陽(yáng)，盡可能多地接受陽(yáng)光的照射，組合體需要持續(xù)地調(diào)整身姿。北京控制工程研究所設(shè)計(jì)師結(jié)合天宮一號(hào)的飛行經(jīng)驗(yàn)，精益求精，優(yōu)化了帆板實(shí)時(shí)調(diào)速控制算法，減小了帆板跟蹤誤差，進(jìn)一步提高了太陽(yáng)能帆板跟蹤精度。為了應(yīng)對(duì)組合體長(zhǎng)期在軌運(yùn)行可能面臨的太陽(yáng)方位不好的情況，組合體將首次在軌實(shí)施組合體連續(xù)偏航機(jī)動(dòng)，以確保太陽(yáng)帆板高效率跟蹤太陽(yáng)，使組合體持續(xù)接收來(lái)自太陽(yáng)的能量，保證組合體更長(zhǎng)時(shí)間的穩(wěn)定飛行，尤其為后續(xù)空間站建設(shè)，組合體更長(zhǎng)期的飛行奠定堅(jiān)實(shí)的技術(shù)基礎(chǔ)。

▲交會(huì)對(duì)接敏感器測(cè)試數(shù)據(jù)分析

私人訂制CMG

為了保證組合體這種大型變結(jié)構(gòu)組合體在太空的姿態(tài)穩(wěn)定，北京控制工程研究所為其研制專屬的200Nms控制力矩陀螺（CMG），構(gòu)建了具備完善的自主故障診斷和重構(gòu)能力的CMG系統(tǒng)，針對(duì)系統(tǒng)特性，還對(duì)算法進(jìn)行了優(yōu)化，據(jù)稱，該算法不僅可以大大節(jié)約推進(jìn)劑消耗，后續(xù)還可直接應(yīng)用于空間站這種更大型變結(jié)構(gòu)組合體的控制。

▲200Nms控制力矩陀螺（CMG）

制定多種預(yù)案

在復(fù)雜的太空環(huán)境中，突發(fā)情況雖說(shuō)是“萬(wàn)一”，但真要有了問(wèn)題怎么辦？北京控制工程研究所用多年來(lái)的技術(shù)積累給出了放心的答案。GNC系統(tǒng)在硬件配置和軟件設(shè)計(jì)層面均采用了多重備份，制定了十余種正常和安全飛行模式，保證當(dāng)出現(xiàn)任何一重故障時(shí)，組合體可以完全正常工作，當(dāng)同時(shí)出現(xiàn)任何兩重故障時(shí)，組合體依舊能夠保證安全狀態(tài)。即使飛船分離時(shí)對(duì)接結(jié)構(gòu)解鎖分離產(chǎn)生巨大姿態(tài)干擾，依舊可以保證天宮二號(hào)的有效控制，并在一分鐘之內(nèi)回歸到正常穩(wěn)定對(duì)地飛行狀態(tài)，同時(shí)還可以實(shí)現(xiàn)飛船在分離和撤離過(guò)程中可以一直“盯著”天宮，以防發(fā)生碰撞，最大限度地保證了飛船分離和撤離過(guò)程中的平穩(wěn)和安全。