原标题：问天之问（六） 让空间站“坐如钟、行如风”的法门是什么？
7月24日，问天实验舱在文昌航天发射场乐成发射。“问天”入列后，当前空间站组合体由天和焦点舱、问天实验舱、神舟十四号载人飞船和天舟四号货运飞船构成，本年还将欢迎梦天实验舱、天舟五号、神舟十五号接续造访。这个在轨质量达百余吨重的空间站组合体，其姿态控制难度是我国航天飞使用掷中史无前例的。“问天之问”第六话，为你解答让空间站“坐如钟、行如风”的法门地点！
航天器姿态控制有“神器”？
控制力矩陀螺“显武艺”
航天器传统的姿态控制办法是通过RCS姿态控制动力体系（Reaction control system）举行姿态调解，需上行并斲丧大量推进剂，效费比极低，不实用于大型航天器的姿态控制。
空间站在一样寻常运行过程中，其姿态受地球高层大气、太阳电磁辐射、引力场等多种因素影响会有所厘革，搭载的多项载荷也都有特定的指向需求，尤其是大型柔性太阳翼有动态对日定向要求。
空间站大型柔性太阳翼
因此，空间站的稳固运行必要一个能稳住它的强性能“神器”——控制力矩陀螺。它是航天器姿态控制的惯性实验部件，通过高速旋转的飞轮得到角动量，并通过改变角动量的方向来对外输着力矩。相较RCS姿控体系，它除了零燃料斲丧的自然上风，尚有对航天器柔性部件干扰最小化的上风，对于大型空间站而言，更是不可或缺的焦点技能装备。
控制力矩陀螺
曾是技能发展“拦路虎”！
现在白手发迹，自主“智”造
万里穿针，没有它不可；创建空间站，没有它不可；发展快速机动航天器，没有它不可……控制力矩陀螺的技能攻关和产物研发曾是中国空间技能发展遭遇的“拦路虎”。1991年，我国开始论证空间实验室和空间站项目，控制力矩陀螺作为“重器”被提了出来，中国人确信“焦点技能是买不来的”，以是在论证伊始便刚强选择了白手发迹。
我国第一台上天的是200Nms（牛·米秒）控制力矩陀螺。2011年乐成发射入轨的天宫一号上设置了6台如许的力矩陀螺，其在轨应用成为我国空间机电部件发展的一个里程碑，也使我国成为继美俄后天下上第三个把握该技能的国家。
200Nms控制力矩陀螺
自天宫一号后，科研团队连续研发出了角动量范围覆盖0.1Nms到1500Nms的产物，形成了满足我国各类空间飞行器姿态机动与姿态控制需求的全系列控制力矩陀螺产物型谱。较第一代产物，新研制的控制力矩陀螺具有精度高、相应快、寿命长、可靠性高等长处，可满足我国当前各类空间飞行器的姿态控制要求。
空间站使命把控制力矩陀螺在中国航天器上的使用提拔到了一个新高度。其他航天器的控制力矩陀螺安装在舱内，工作环境较为单一，而空间站上的控制力矩陀螺必要同时顺应舱内、舱外两种工作环境。由于极大的温差和真空度厘革等因素，给产物关键部位润滑和整机散热标题带来了很大寻衅，特殊是针对舱外200多度的温差，研制职员必须举行专门的热控筹划，同时对舱内产物开展减振降噪工作，以符合舱内噪声指标要求。
空间站焦点舱已安装的6台大型控制力矩陀螺
作为复杂的空间机电类产物，控制力矩陀螺工作环境恶劣、寿命要求长，要求每分钟数千转连续工作多年，在轨发生故障的概率较大。因此，为包管空间站的寿命与可靠性，控制力矩陀螺还需具备在轨更换本领。
中国空间站使用的控制力矩陀螺是现在角动量最大的1500Nms，并采取了两舱“6+6”的设置。此中有6台已安装在焦点舱大柱段与小柱段毗连锥面外壁上，别的6台则将安装在问天实验舱。这一设置正是组合体体系级的先辈之处，可以融合使用，通过总网络按需重构。
神舟十四号航天员在轨设置控制力矩陀螺
从“拦路虎”变成技能高峰，控制力矩陀螺系列产物的研制与应用显着提拔了我国空间飞行器的姿态机动与姿态稳固控制本领，也推动了我国空间惯性实验机构的快速发展。多个控制力矩陀螺的团结使用，足以助力空间站“坐如钟、行如风”，助力载人航天工程的稳步发展。
泉源： 中国载人航天微信公众号 |
