“站位”高、能力强 问天实验舱里有位“太空调解员”

图说：搭载问天实验舱的长征五号B遥三运载火箭，在我国文昌航天发射场点火发射 来源／新华社

　　作为空间站T字构型中一横的两个最远端，问天实验舱、梦天实验舱的资源舱可谓是推进舱大家族中的双胞胎兄弟。实验舱资源舱在功能上与其他推进舱成员一脉相承，是航天器的能源与动力中心。同时高“站位”、梨型“身材”、能力强又为其增添了极其独特的个人魅力。

　　如果说推进机组及贮箱、太阳翼是灵魂人物，那么中国航天科技集团八院研制的资源舱除了承载外，更是整个团队的润滑剂。他倾听各方诉求，逐一化解矛盾，成功地将多位半吨级选手团结起来，是当之无愧的金牌“太空调解员”。

　　桁架结构+二维驱动 让太阳能利用率“足”

　　早在我国正式启动空间站方案论证之初，空间站总体构型中一大关键难题便是能源高效利用。随着论证的深入，其主要矛盾之一——大面积太阳翼相互遮挡、光照效率低的问题越发突出。我国空间站整体规模为三舱60吨级，无法像400吨级的国际空间站那样拥有跨距达百米的大型桁架结构，可保证太阳翼相互不遮挡。太阳翼布局在资源舱，其构型的优劣，直接影响整个空间站性能。如何缓解空间站组合体阶段太阳电池翼互相遮挡的现象?这是“调解员”所收到的第一份重大的调解任务书。

　　为此，八院论证团队论证了近十种方案。传统的单自由度对称太阳翼帆板已无法满足电力需求，团队将目光聚焦在了双自由度对日定向能力上。要想实现大面积的柔性太阳电池翼的二维转动绝非易事，“调解员”和“智囊团”(舱体总装研制团队)在技术与工程原理之间寻求平衡点，多番论证、推演，最终大胆创新，提出了桁架式资源舱构型方案。其核心设计思想是，采用局部桁架结构承载太阳翼，采用二维驱动对日定向，即双侧驱动机构各驱动1个太阳翼，对日定向装置驱动装有两个太阳翼的整个桁架。如此，在规模仅有和平号一半的情况下，实现了比肩国际空间站的高光照效率，空间站能源高效利用问题迎刃而解。

　　“调解员”的工作可不光是在地面阶段，不光在问天实验舱团体内部，在轨工作后，他将进一步与天和核心舱协调，计划在轨将天和核心舱的太阳电池翼转移至桁架结构顶端，如此一来就可以最优化地缓解太阳电池翼互相遮挡的现象，达到能源最高效利用的优化程度。

　　主动瘦身+360度防护 让资源舱站位“高”

　　问天实验舱布局采用工作舱-气闸舱-资源舱的顺序，资源舱位于整个航天器的顶端。与八院推进舱/资源舱大家族其他成员相比，问天的资源舱在往高处走的时候，远离了运载火箭分离解锁冲击载荷，但同时也面临着运载火箭整流罩冯卡门曲线段空间有限的硬约束，以及位于最顶端的高动态响应过载。如何做才能同时满足空间包络限制、推进系统贮箱的防护?这又是一个调解难题。

　　正所谓“模样”来源于功能性需求。接到任务书后，调解员主动瘦身。在进一步缩短桁架结构的基础上，为实现推进贮箱提供360度无死角的防护，以框桁蒙皮铆接式锥段+柱段作为主结构，既满足体态适应整流罩包络，又增强了刚度，同时将贮箱模块布置在舱内，保证防护安全性。同时和对日定向装置团队紧密配合，确定其构型尺寸和布局位置。最终，在各项约束条件下寻求出的最优调解协议，经各位选手认可后，资源舱的梨型“身材”就此应运而生，站上了组合的“高”位。

　　拓扑优化+新型材料 让肌肉骨骼“强”

　　梨型“身材”的资源舱还是一个健身型男，身长三米四，腰围二米六，体重300公斤，形体匀称且肌肉健硕。他需头顶1吨重的对日定向装置，肩扛1.2吨重的太阳电池翼，怀揣1.8吨重的推进主承力模块，依然刚直强悍。

　　说他是健身型男不光是力气大，而且“抗造”。问天资源舱承受更大的过载响应，就像地震时住在高楼的人感受的动静远比低层的大。这就要求在实现结构轻量化同时，需保证问天资源舱具有足够刚度。设计团队集合多名结构设计、强度分析和动力学分析专业设计人员，经过多轮设计迭代和试验验证，克服了该技术难题。首先在构型设计和总装布局层面，创新采用面向有效载荷分布的拓扑优化技术，最大限度减少大集中点的过载响应；其次结构设计层面，80%零部件采用第三代高比强度高比模量铝锂合金，结合舱体变截面设计整体提高资源舱结构截面抗弯刚度，最终完美实现总体刚度指标。问天资源舱以高于500倍自身重量的设计载荷顺利通过了静力试验的考核，并在验收级和鉴定级的振动试验下顺利通过了单舱和整器力学试验的考核，练就了强悍的肌肉与骨骼。

　　新民晚报记者 叶薇 通讯员 原潇 胡励 花剑章