近日，載人航天工程總師周建平回應(yīng)了有關(guān)天宮空間站航天員出艙活動難度的問題。他說道，進一步的出艙活動會越來越復(fù)雜，當我們空間站建造好了以后會把核心艙太陽帆板（為便于行文，后文統(tǒng)稱“太陽翼”）收起來，通過航天員和機械臂的協(xié)同，把它裝到實驗艙另外的位置上去，像這樣的操作任務(wù)比現(xiàn)在裝設(shè)備要更復(fù)雜得多，完成這件事應(yīng)該會是一個標志性的。
艙外航天服攝像機拍攝的天和核心艙
那么，為什么要轉(zhuǎn)移核心艙太陽翼呢？
先來看神舟十三號的動態(tài)，在航天員順利進入天舟三號貨運飛船的飛控畫面中可以看到天宮組合體進行了滾動調(diào)姿，原先面向地球一側(cè)的徑向?qū)涌谵D(zhuǎn)為天頂方向，此事件過后三天，航天攝影愛好者也拍到了此種姿態(tài)的天宮組合體。
天宮組合體滾動調(diào)姿后的運行姿態(tài)
西班牙航天愛好者拍攝的天宮組合體
滾動調(diào)姿是因為核心艙面積巨大的太陽翼會對神舟十三號飛船太陽翼形成遮擋，從而影響后者的發(fā)電能力。
滾動調(diào)姿前核心艙太陽翼對神舟十三號太陽翼遮擋明顯
當然，核心艙太陽翼移位的核心原因并不僅僅是因為遮擋了徑向?qū)涌诘纳裰埏w船，后續(xù)還有更大的實驗艙太陽翼對核心艙太陽翼形成遮擋的問題。
兩個實驗艙的太陽翼面積更為巨大
實驗艙太陽翼地面展開測試
通過太陽翼獲取電能是當前人類各型航天器的重要能源獲取途徑，載人航天器更不例外。
太陽翼遮擋歷來是建設(shè)大型載人空間站必須面對的問題，比如和平號空間站的各艙段并不在同一平面，太陽翼相互遮擋問題非常突出，并因此損失了40%發(fā)電能力。
和平號空間站
國際空間站為解決這一問題專門設(shè)計了長度達109米的桁架，各密封艙段主要以軸向?qū)有问綊炜吭阼旒苤行奈恢茫?部太陽翼對稱布局于桁架兩端，由于間距夠大，所以桁架太陽翼相互之間的遮擋問題得到了緩解。
國際空間站
然而桁架太陽翼對星辰號服務(wù)艙太陽翼的遮擋問題并沒有根治，同時熱控系統(tǒng)的散熱片又對曙光號艙段構(gòu)成了干涉，而桁架太陽翼與星辰號服務(wù)艙太陽翼以及散熱片又對?？康娘w船太陽翼形成遮擋，發(fā)電能力損失問題進一步加劇。
國際空間站太陽翼遮擋問題依舊突出
反觀天宮空間站則是從設(shè)計伊始就鎖定了根治太陽翼相互遮擋的問題，這還得從設(shè)計理念談起。
天和核心艙顧名思義是天宮空間站的樞紐艙段，但我們并沒有走和平號或者國際空間站的老路，而是基于一體化理念設(shè)計出了“核心組合體”，可以將三個艙段（天和艙、問天艙、夢天艙）視為一個更加完整的“核心艙”。
三艙核心組合體地面驗證艙
這也預(yù)示著天宮空間站不會止步于目前公開的“三艙構(gòu)型”，后續(xù)拓展艙段都將在此基礎(chǔ)上擴建。
天宮空間站還將持續(xù)生長
核心組合體是指天和核心艙+問天號實驗艙+夢天號實驗艙構(gòu)成更加高效統(tǒng)一的整站三艙，具體而言就是在結(jié)構(gòu)與運動控制、信息系統(tǒng)、能源系統(tǒng)、熱控流體回路、載人環(huán)境、推進系統(tǒng)進行有機融合。
比如能源系統(tǒng)，從組合體構(gòu)型來看，我們摒棄了和平號空間站各艙段不在同一平面的老路，而是創(chuàng)新了在同一平面的T字形構(gòu)型，兩個大型實驗艙對稱布局在節(jié)點艙二四象限，從而形成跨度約40米的結(jié)構(gòu)，尺寸更大的實驗艙太陽翼則分別在這一結(jié)構(gòu)的兩端，從而達到了國際空間站的桁架效果。
兩個實驗艙將起到桁架效果
天宮空間站還創(chuàng)新了雙向供電技術(shù)的工程應(yīng)用，首先核心組合體三艙的電力供應(yīng)可以互通有無，來訪飛船也可以從核心組合體獲取電力能源，同時如果核心組合體有電力供應(yīng)缺口時，來訪飛船也可以反向供電核心組合體，而這是以往和平號空間站或者當前國際空間站所做不到的。
天舟與神舟飛船都可以向空間站反向供電
天和核心艙的太陽翼移位同樣也是核心組合體能源系統(tǒng)有機融合的具體實踐，這一對太陽翼將轉(zhuǎn)移至兩個實驗艙短桁架的尾端。
太陽翼在軌轉(zhuǎn)移需要航天員出艙介入，就像周建平總師說的那樣，這個操作比起艙外安裝設(shè)備的出艙任務(wù)要難得多。縱觀人類載人航天史，類似的艙外操作還從來沒有過，可以說是世界級難題。
天和核心艙太陽翼
核心艙太陽翼是基于柔性材料制備，質(zhì)地輕柔，同時長度很長面積也很大，單翼長度達到了12.6米，寬約5.3米，面積67平方米，想要對這樣一個大尺寸部件進行直接轉(zhuǎn)移，即使是機械臂與航天員協(xié)作都很難做到萬無一失，因此該太陽翼必須具備在軌收攏功能。
這張圖可以感受核心艙太陽翼之大
想要收攏核心艙太陽翼，需要先看看它“來時的路”，核心艙入軌后太陽翼采用“三維五步展開方案”，配置6臺有源機構(gòu)：首先，15發(fā)火工品起爆，解除太陽翼與小柱段艙壁的固定，緊接著抬升機構(gòu)將太陽翼從艙壁上立起，隨后展開鎖定機構(gòu)將兩個太陽電池陣向兩側(cè)展開，約束釋放機構(gòu)解除收藏箱約束，最后伸展機構(gòu)帶動太陽電池翼完全展開。整個過程持續(xù)約40分鐘。
天和核心艙太陽翼在軌展開過程效果圖
核心艙太陽翼展開在軌實拍
可以想象，展開已經(jīng)如此復(fù)雜，若要收攏勢必更加復(fù)雜。當太陽翼轉(zhuǎn)移到位后，還需要重新組建供電通道。
航天科技集團八院805所柔性太陽翼研制團隊將這一系列操作稱為“在軌能源拓展功能”，此功能需要艙外航天員、機械臂、空間站等多方密切配合方能實現(xiàn)。
機械臂輔助航天員轉(zhuǎn)移核心艙太陽翼效果圖
核心艙太陽翼轉(zhuǎn)移的好處有很多，首先解決了實驗艙太陽翼對核心艙太陽翼的遮擋問題，同時也解決了徑向端口神舟飛船太陽翼被核心艙太陽翼遮擋的問題，天宮空間站各艙船太陽翼受曬率將得到全面優(yōu)化。
核心艙太陽翼轉(zhuǎn)移安裝目標位置
在受曬率得到保證的前提下，太陽翼配置的具有國際領(lǐng)先水平的三結(jié)柔性砷化鎵電池的發(fā)供電能力也將得到保證，也正因此，天宮空間站的科研設(shè)備占比才能反超國際空間站，使得科研產(chǎn)出效益最大化。
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