中國空間站如何運行(中國空間站步驟)
原標題：問天（六）讓空間站“坐如鐘，動如風(fēng)”的秘訣是什么？
7月24日，問天實驗艙在文昌航天發(fā)射場成功發(fā)射?！皢柼臁比肓泻螅壳暗目臻g站綜合體由天河核心艙、問天實驗艙、神舟十四號載人飛船和天舟四號貨運飛船組成。今年還將迎來夢天實驗艙和天舟。神舟五號、神舟十五號先后訪問。這個重達100多噸的在軌空間站組件的姿態(tài)控制難度，在我國的航天任務(wù)中是前所未有的?！秵柼臁返诹陆o你讓空間站“坐如鐘，行如風(fēng)”的秘訣！
航天器姿態(tài)控制有“神器”嗎？
可控扭矩陀螺“大顯身手”
航天器傳統(tǒng)的姿態(tài)控制方法是通過RCS姿態(tài)控制系統(tǒng)（反應(yīng)控制系統(tǒng)）來調(diào)整姿態(tài)，需要向上運動，消耗大量推進劑。成本效益極低，不適合大型航天器的姿態(tài)控制。
空間站日常運行過程中，其姿態(tài)會因地球高層大氣、太陽電磁輻射、引力場等多種因素而發(fā)生變化。它所承載的多種負載也有特定的指向要求，尤其是大型柔性太陽能翼。動態(tài)的日常定向要求。
空間站大型柔性太陽能翼
因此，空間站的穩(wěn)定運行需要一個強大的“神器”——控制力矩陀螺儀來穩(wěn)定它。它是航天器姿態(tài)控制的慣性執(zhí)行部件。它通過高速旋轉(zhuǎn)的飛輪獲得角動量，并通過改變角動量的方向來輸出扭矩。與RCS姿態(tài)控制系統(tǒng)相比，除了零油耗的天然優(yōu)勢外，還具有最大限度減少對航天器柔性部件干擾的優(yōu)勢。是大型空間站不可或缺的核心技術(shù)裝備。
控制力矩陀螺儀
曾經(jīng)是科技發(fā)展的“絆腳石”！
如今，我們自力更生，自主打造“智能”產(chǎn)品。
沒有它，走針千里是不可能的；沒有它就不可能建造空間站；沒有它就不可能研制出快速機動的航天器……控制力矩陀螺儀的技術(shù)研究和產(chǎn)品開發(fā)曾經(jīng)是中國航天技術(shù)發(fā)展的“絆腳石”。1991年，我國開始論證空間實驗室和空間站項目，控制力矩陀螺被提出作為“重要武器”。中國人深信“核心技術(shù)是買不來的”，所以在示范之初就堅定地選擇了自力更生。
我國第一個推出的是200Nms（牛頓·米秒）控制扭矩陀螺儀。2011年成功發(fā)射入軌的天宮一號就配備了6個這種扭矩陀螺儀。其在軌應(yīng)用成為我國航天機電部件發(fā)展的里程碑，也使我國成為繼美國、俄羅斯之后世界上第三個掌握這項技術(shù)的國家。的國家。
200Nms控制扭矩陀螺儀
自天宮一號以來，科研團隊陸續(xù)研發(fā)了角動量從0.1Nms到1500Nms的產(chǎn)品，形成了全系列控制力矩陀螺產(chǎn)品線，滿足我國各類空間飛行器的姿態(tài)機動和姿態(tài)控制需求。國家。與第一代產(chǎn)品相比，新研制的控制力矩陀螺儀具有精度高、響應(yīng)快、壽命長、可靠性高等優(yōu)點，能夠滿足我國各類空間飛行器的姿態(tài)控制要求。
此次空間站任務(wù)將控制力矩陀螺儀在中國航天器上的使用提升到了一個新的水平。其他航天器的控制力矩陀螺均安裝在艙內(nèi)，工作環(huán)境相對單一。然而，空間站上的控制力矩陀螺需要適應(yīng)艙內(nèi)和艙外的工作環(huán)境。由于巨大的溫差、真空度變化等因素，給產(chǎn)品關(guān)鍵部位的潤滑和整機的散熱帶來了巨大的挑戰(zhàn)。尤其是針對艙外超過200度的溫差，開發(fā)商必須進行專門的熱控設(shè)計。同時對艙室產(chǎn)品進行減振降噪工作，滿足艙室噪聲指標要求。
空間站核心艙已安裝6個大型控制力矩陀螺儀
控制力矩陀螺儀作為復(fù)雜的空間機電產(chǎn)品，具有惡劣的工作環(huán)境和長壽命的要求。它需要以每分鐘數(shù)千轉(zhuǎn)的速度連續(xù)工作多年，并且在軌出現(xiàn)故障的概率很高。因此，為了保證空間站的壽命和可靠性，控制力矩陀螺儀也需要具備在軌更換的能力。
中國空間站使用的控制力矩陀螺儀目前最大角動量為1500Nms，采用兩艙“6·6”構(gòu)型。其中6個已安裝在連接核心艙大柱段和小柱段的錐體外壁上，另外6個將安裝在問天實驗艙內(nèi)。該配置是組合系統(tǒng)層面的高級點，可以通過整體網(wǎng)絡(luò)組合使用、按需重構(gòu)。
神舟十四號航天員在軌設(shè)置控制力矩陀螺
從“絆腳石”到技術(shù)高峰，控制力矩陀螺系列產(chǎn)品的研發(fā)和應(yīng)用，顯著提升了我國航天飛行器的姿態(tài)機動和姿態(tài)穩(wěn)定控制能力，也推動了我國航天慣性的快速發(fā)展執(zhí)行器。多個控制力矩陀螺儀的組合使用，足以幫助空間站“坐如鐘、動如風(fēng)”，支撐載人航天工程的穩(wěn)步發(fā)展。