太空变形记再上演中国空间站为何“T”字构型

11月3日，梦天实验舱上演太空“挪车位”，从天和核心舱前向对接口分离，再转位至天和核心舱节点舱侧向端口，中国空间站形成“T”字基本构型。

这是中国空间站第二次进行转位任务。一个多月前，中国首次利用转位机构在轨实施大体量舱段转位操作，完成问天实验舱转位任务。经过多次“变形”，空间站组合体最终实现“T”字基本构型：以天和核心舱为对称，问天实验舱与梦天实验舱分布于天和核心舱节点舱的两个侧向端口。

为什么要“变形”？

自问天实验舱发射以来，中国空间站实现了多次“变形”。7月，问天实验舱与天和核心舱完成交会对接，空间站组合体呈两舱“一”字构型；9月底，问天实验舱转位成功，空间站组合体变为两舱“L”字构型；如今，梦天实验舱完成转位，三舱最终呈“T”字构型。

“问天”“梦天”两个实验舱在发射后，均是先与天和核心舱进行前向交会对接，再通过转位从天和核心舱前向对接口移动到侧向停泊口。

为何要通过两次转位，不直接进行侧向交会对接？专家指出，实验舱与空间站组合体进行侧向对接，会因为质心偏差对空间站姿态造成较大影响。另外，根据空间站建造方案，两个实验舱将在天和核心舱的侧向端口永久停泊，如果选择侧向交会对接，则需要在天和核心舱两个侧向端口分别配置一套交会对接设备，并且这两套设备只能使用一次，会造成资源浪费。

为何选“T”字构型？

梦天实验舱完成转位后，天和核心舱作为“T”字的一竖，仍然保持前向、后向、径向三向对接的能力。后向可对接货运飞船，使组合体可以直接利用货运飞船的发动机进行轨道机动；前向、径向两个对接口可以接纳两艘载人飞船，实现航天员轮换。

“问天”“梦天”这两个尺寸、质量大体一致的实验舱，则作为“T”字的一横，位于天和核心舱两侧。这种布局充分利用了每个实验舱自身近20米长的结构，再结合各自资源舱末端的双自由度太阳翼驱动机构，不管空间站以何种姿势飞行，“T”字一横两端的太阳翼都能照上太阳，高效发电。

此外，实验舱气闸舱分别位于“T”字一横的端头，正常工作泄压或异常隔离时均不影响其他密封舱段构成连贯空间，保证空间站运行的安全性。

中国航天科技集团五院空间站系统总指挥王翔表示，转位后的“T”字构型结构对称，从姿态控制、组合体管理上都是比较稳定的构型，易于组合体的飞行，且由于其受到的地心引力、大气扰动等影响较为均衡，空间站姿态控制消耗的推进剂和其他资源较少。

未来还会再进行“太空变形”吗？

据了解，“T”字构型留出的天和核心舱前向对接口，为扩展空间站提供了可能。王翔表示，空间站的构型并非一成不变，而是在空间、时间两个维度上动态发展。除去之前的“一”字、“L”字等临时构型，中国空间站未来还可能在机械臂的辅助下进行扩展舱段的组装，进而形成“十”字形、“干”字形等扩展构型。

“看上去，它像变形金刚一样不断改换构型。然而，万变不离其宗，变化的过程和结果都来自设计，意味着它是在特定的众多约束条件下取得的优化解。”王翔说。