9月30日午間，經過約1小時的天地協同，問天實驗艙完成轉位。這是我國首次利用轉位機構在軌實施大體量艙段轉位操作。問天實驗艙轉位完成后，空間站組合體由兩艙“一”字構型轉變為兩艙“L”構型。如何在太空中讓重達20多噸的問天實驗艙完成平面轉位？怎樣確保各分系統高效配合？記者采訪了來自中國航天科技集團有限公司的專家們。
9月30日在北京航天飛行控制中心拍攝的問天實驗艙轉位畫面。這是問天實驗艙與天和核心艙分離，采用平面轉位方式進行轉位。新華社記者 郭中正 攝
空間站艙段轉位技術是中國空間站建造所必須突破的關鍵技術之一。看似簡單，卻融合了前向撤離、艙段轉位、側向對接等高難度動作。來自航天科技集團五院的專家告訴記者，艙段轉位期間，由百余公斤的轉位機構驅動20多噸的問天實驗艙進行大范圍轉移，如同“用一根扁擔挑起兩頭大象”，屬于動力學特性最脆弱的狀態，兩端輕微振動就可能產生嚴重后果。為確保結構安全，必須暫時關閉組合體姿態主動控制，讓空間站在自由漂浮狀態下完成艙段轉位。
此外，問天實驗艙如果直接與空間站組合體進行側向對接，會因為質心偏差對空間站姿態造成較大影響，甚至會出現滾轉失控的風險。
“就像用手推一根木棍的底部，如果沿著它的方向直推過去的話，木棍會徑直向前走。如果從側面撞過去，木棍則會發生較大的偏轉。在太空的微重力狀態下，偏離質心的力足以讓空間站的姿態失穩。”航天科技集團八院空間站系統產品保證經理魏智解釋說。
為了讓問天實驗艙的轉位過程變得更加平穩，航天科技集團八院805所對接與轉位研制團隊幾經論證，并綜合對比國際空間站的轉位方案，創造性地提出了“平面式轉位方案”。
魏智介紹，我們采用的方案是讓問天實驗艙在同一平面內進行轉位，此時由于質心的運動軌跡也處在一個平面，轉位動作對空間站組合體的姿態擾動較小，更易于控制空間站的姿態。同時，本次轉位任務的成功，也離不開空間站各分系統間的大力協同。
此前，工程總體于2022年1月6日組織實施了機械臂輔助貨運飛船轉位試驗，是問天實驗艙轉位前的一次正式預演，先后完成了機械臂捕獲天舟二號、對接機構分離、天舟二號轉位以及再次對接等一系列預定動作，為本次問天實驗艙轉位任務的成功實施奠定了堅實基礎。
航天科技集團五院空間站問天實驗艙副主任設計師羅超表示，正是由于各分系統的高效配合，進一步確保了此次任務期間空間站組合體的運行穩定和安全。
后續，空間站組合體將以“L”構型在軌飛行，等待夢天實驗艙發射、交會對接后，還將轉位形成空間站三艙“T”構型組合體。（記者胡喆、宋晨）
