據(jù)中國載人航天工程辦公室消息：北京時(shí)間2022年1月6日6時(shí)59分，經(jīng)過約47分鐘的跨系統(tǒng)密切協(xié)同，空間站機(jī)械臂轉(zhuǎn)位貨運(yùn)飛船試驗(yàn)取得圓滿成功，這是我國首次利用空間站機(jī)械臂操作大型在軌飛行器進(jìn)行轉(zhuǎn)位試驗(yàn)。
1月6日凌晨，機(jī)械臂成功捕獲天舟二號貨運(yùn)飛船，6時(shí)12分轉(zhuǎn)位試驗(yàn)開始，天舟二號貨運(yùn)飛船與天和核心艙解鎖分離后，在機(jī)械臂拖動下，以核心艙節(jié)點(diǎn)艙球心為圓心進(jìn)行平面轉(zhuǎn)位；而后反向操作，直至貨運(yùn)飛船與核心艙重新對接并完成鎖緊。
此次試驗(yàn)，初步檢驗(yàn)了利用機(jī)械臂操作空間站艙段轉(zhuǎn)位的可行性和有效性，驗(yàn)證了空間站艙段轉(zhuǎn)位技術(shù)和機(jī)械臂大負(fù)載操控技術(shù)，為后續(xù)空間站在軌組裝建造積累了經(jīng)驗(yàn)。
天舟二號為什么要進(jìn)行轉(zhuǎn)位試驗(yàn)？
那么，什么是轉(zhuǎn)位試驗(yàn)，轉(zhuǎn)位試驗(yàn)的目的是什么呢？一起來了解一下。
我國的空間站并不是一次性發(fā)射成型的，而是需要通過多次發(fā)射，在太空中組裝建造而成。目前，我們已經(jīng)陸續(xù)發(fā)射了天和核心艙、天舟貨運(yùn)飛船、神舟載人飛船，后續(xù)還將發(fā)射兩個實(shí)驗(yàn)艙。
航天科技集團(tuán)五院空間站總體副主任設(shè)計(jì)師 史紀(jì)鑫：我們正常的建造過程中，我們兩個實(shí)驗(yàn)艙都是對接到前向?qū)涌诘?，（?shí)驗(yàn)艙Ⅰ對接到）前向?qū)涌谝院螅喈?dāng)于它（實(shí)驗(yàn)艙Ⅰ）停在這以后，等實(shí)驗(yàn)艙Ⅱ來的時(shí)候，它（實(shí)驗(yàn)艙Ⅰ）要把這個位置給讓出來。
史紀(jì)鑫告訴我們，為了確保之后發(fā)射的兩個實(shí)驗(yàn)艙能夠順利完成艙段轉(zhuǎn)位任務(wù)，需要提前開展在軌轉(zhuǎn)位關(guān)鍵技術(shù)驗(yàn)證，這次天舟二號的轉(zhuǎn)位試驗(yàn)就是為了這個目的。
航天科技集團(tuán)五院空間站總體副主任設(shè)計(jì)師 史紀(jì)鑫：如果是轉(zhuǎn)位不成功或者沒有這個功能的話，我們整個的規(guī)?？赡芫褪芟蘖?。這個過程其實(shí)是我們整個空間站建造必須要突破的一項(xiàng)技術(shù)。我們只有把這個技術(shù)突破了，整個的空間站才能如期建成。
轉(zhuǎn)位試驗(yàn)是怎樣進(jìn)行的？
空間站上的機(jī)械臂此前協(xié)助航天員順利完成了四次出艙任務(wù)，但此次要搬動貨運(yùn)飛船，還是一個不小的考驗(yàn)。那么轉(zhuǎn)位試驗(yàn)是怎樣進(jìn)行的？我們的空間站設(shè)計(jì)人員為了順利完成任務(wù)，又設(shè)計(jì)了怎樣的方案呢？
天舟二號的轉(zhuǎn)位試驗(yàn)由天和核心艙上的機(jī)械臂來配合完成。首先，機(jī)械臂需要提前爬行到位于節(jié)點(diǎn)艙附近的停泊口，為轉(zhuǎn)位試驗(yàn)作準(zhǔn)備。之后，通過捕獲的方式抓住天舟二號的適配器。
航天科技集團(tuán)五院空間站總體副主任設(shè)計(jì)師 史紀(jì)鑫：然后在這個時(shí)候我用機(jī)械臂，推動貨運(yùn)飛船先解鎖。解鎖了以后，讓機(jī)械臂驅(qū)動著貨運(yùn)飛船轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)動以后再回來，回來以后再走一次交會對接，然后把貨運(yùn)飛船再對上來。有點(diǎn)像我們建一個摩天大樓的時(shí)候的塔吊，這個塔吊就相當(dāng)于我們的機(jī)械臂，每個艙它相當(dāng)于我們的建筑材料，就是這樣的一個流程。
史紀(jì)鑫告訴我們，在轉(zhuǎn)位試驗(yàn)的過程中，機(jī)械臂一端連接核心艙、一端連接天舟二號，這就像一根扁擔(dān)挑著兩頭大象。這樣的結(jié)構(gòu)非常脆弱，可能會對機(jī)械臂造成損傷，因此，科研人員對轉(zhuǎn)位試驗(yàn)進(jìn)行了巧妙設(shè)計(jì)。
航天科技集團(tuán)五院空間站總體副主任設(shè)計(jì)師 史紀(jì)鑫：首先我把空間站立起來，立起來以后給它先轉(zhuǎn)90度，在軌道面內(nèi)是一個最小的迎風(fēng)面的一個飛行，這樣的話它氣動的擾動是最小的。立起來以后就像鐘擺一樣，整個艙其實(shí)是重力梯度穩(wěn)定的，就是不管往哪個方向翻，它最后都會停留在縱軸上。
驗(yàn)證空間站建造多項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)
在今天（6日）的轉(zhuǎn)位試驗(yàn)中，核心艙、機(jī)械臂、貨運(yùn)飛船互相配合，姿態(tài)不斷發(fā)生變化，猶如太空中的變形金剛。這一系列眼花繚亂的操作過程，也驗(yàn)證了中國空間站建造的多項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。
專家介紹，在今天的轉(zhuǎn)位試驗(yàn)開始之前，他們在地面已經(jīng)進(jìn)行了大量的仿真模擬來確保試驗(yàn)的順利，這次試驗(yàn)也是對地面仿真系統(tǒng)的一次驗(yàn)證。
航天科技集團(tuán)五院空間站總體副主任設(shè)計(jì)師 史紀(jì)鑫：沒有在天上去真正地去做這個試驗(yàn)之前，我要在地面上做一個預(yù)演，然后要預(yù)演出來天上的狀態(tài)。
專家還告訴記者，空間站機(jī)械臂已經(jīng)協(xié)助航天員完成了四次出艙任務(wù)，但今天的試驗(yàn)是對機(jī)械臂艙段轉(zhuǎn)位能力的一次考驗(yàn)。
航天科技集團(tuán)五院空間站總體副主任設(shè)計(jì)師 史紀(jì)鑫：機(jī)械臂從來沒有承載過這么大的一個負(fù)載，像之前我們載人出艙，可能一個航天員加上他的航天服大概就是300公斤左右的一個負(fù)載?，F(xiàn)在我們要負(fù)載到將近9噸，這樣的一個負(fù)載其實(shí)也是對機(jī)械臂的一個考驗(yàn)。
史紀(jì)鑫介紹，目前中國空間站系統(tǒng)狀態(tài)很好，今天的試驗(yàn)也為接下來兩個實(shí)驗(yàn)艙交會對接以及空間站建造打下了基礎(chǔ)。
航天科技集團(tuán)五院空間站總體副主任設(shè)計(jì)師 史紀(jì)鑫：它是一個多系統(tǒng)的聯(lián)合驗(yàn)證，首先是機(jī)械臂在對接的過程中，其實(shí)它速度是不夠的，所以還要GNC（制導(dǎo)導(dǎo)航與控制）分系統(tǒng)給它一個速度，讓貨運(yùn)飛船能圓滿對接上來。對接了以后，對接機(jī)構(gòu)還需要再一次對接捕獲，然后再鎖定，然后機(jī)械臂再撤離這樣的一個過程，所以是多個系統(tǒng)都要參與這個里面的試驗(yàn)驗(yàn)證。
下一步將進(jìn)行手動遙操作試驗(yàn)
在完成了今天的轉(zhuǎn)位試驗(yàn)之后，天舟二號貨運(yùn)飛船下一步將配合航天員完成手動遙操作試驗(yàn)。任務(wù)全部結(jié)束之后，將擇機(jī)再入大氣層。
2021年5月29日，天舟二號貨運(yùn)飛船在海南成功發(fā)射，作為空間站建設(shè)階段貨運(yùn)飛船的首發(fā)船，天舟二號不僅攜帶大量的航天員生活物資、艙外航天服、科學(xué)儀器等重要物資，還承擔(dān)了空間站推進(jìn)劑補(bǔ)加的任務(wù)。
2021年9月18日，天舟二號貨運(yùn)飛船從空間站天和核心艙后向端口分離，并繞飛至前向端口完成自動交會對接，在完成今天的轉(zhuǎn)位試驗(yàn)之后，天舟二號下一步將配合航天員完成手動遙操作試驗(yàn)。
航天科技集團(tuán)五院天舟二號貨運(yùn)系統(tǒng)總體主任設(shè)計(jì)師 楊勝：航天員在核心艙控制貨運(yùn)飛船，然后進(jìn)行手動遙控撤離和對接試驗(yàn)。現(xiàn)在貨船交會對接有兩種模式，正常的話是自動交會對接，如果出現(xiàn)異常情況，我們還有手動遙操作的備份手段，這個實(shí)際上主要是為備份的手段做一個在軌驗(yàn)證。
楊勝介紹，天舟二號在完成所有任務(wù)之后，會擇機(jī)脫離空間站核心艙，離軌前還會將廢棄物打包帶走，再入大氣層中燒毀，這也是空間站建設(shè)的關(guān)鍵技術(shù)之一。
航天科技集團(tuán)五院天舟二號貨運(yùn)系統(tǒng)總體主任設(shè)計(jì)師 楊勝：這些任務(wù)完成之后會根據(jù)它的整體消耗情況和壽命情況，擇機(jī)脫離空間站，也會把廢棄物帶回大氣層中燒毀，所以說天舟二號應(yīng)該是任務(wù)最多、最艱巨、?？繒r(shí)間也會相對比較長的一個貨運(yùn)飛船。
