近日，天舟一號與天宮二號實現(xiàn)了完美的自主交會對接，將攜手遨游太空，精準控制演繹太空華爾茲。

由于質(zhì)心、慣量變化范圍大，干擾大等更加惡劣的條件，天舟一號與天宮二號新組合體控制將要接受更大的考驗，而且“太空加油”需要穩(wěn)定的平臺，組合體的穩(wěn)定控制是“太空加油”的前提，這對中國空間技術(shù)研究院下屬北京控制工程研究所的GNC系統(tǒng)提出了更高的要求。

▲GNC系統(tǒng)測試數(shù)據(jù)判讀

提高太陽能帆板性能

在太空運行中，組合體攜帶的很多設(shè)備所需的電力能源需要太陽能的支撐和轉(zhuǎn)化，所以，在繞地運行的過程中，為了確保組合體上的太陽能帆板始終對準太陽，盡可能多地接受陽光的照射，組合體需要持續(xù)地調(diào)整身姿。北京控制工程研究所設(shè)計師結(jié)合天宮一號的飛行經(jīng)驗，精益求精，優(yōu)化了帆板實時調(diào)速控制算法，減小了帆板跟蹤誤差，進一步提高了太陽能帆板跟蹤精度。為了應對組合體長期在軌運行可能面臨的太陽方位不好的情況，組合體將首次在軌實施組合體連續(xù)偏航機動，以確保太陽帆板高效率跟蹤太陽，使組合體持續(xù)接收來自太陽的能量，保證組合體更長時間的穩(wěn)定飛行，尤其為后續(xù)空間站建設(shè)，組合體更長期的飛行奠定堅實的技術(shù)基礎(chǔ)。

▲交會對接敏感器測試數(shù)據(jù)分析

私人訂制CMG

為了保證組合體這種大型變結(jié)構(gòu)組合體在太空的姿態(tài)穩(wěn)定，北京控制工程研究所為其研制專屬的200Nms控制力矩陀螺（CMG），構(gòu)建了具備完善的自主故障診斷和重構(gòu)能力的CMG系統(tǒng)，針對系統(tǒng)特性，還對算法進行了優(yōu)化，據(jù)稱，該算法不僅可以大大節(jié)約推進劑消耗，后續(xù)還可直接應用于空間站這種更大型變結(jié)構(gòu)組合體的控制。

▲200Nms控制力矩陀螺（CMG）

制定多種預案

在復雜的太空環(huán)境中，突發(fā)情況雖說是“萬一”，但真要有了問題怎么辦？北京控制工程研究所用多年來的技術(shù)積累給出了放心的答案。GNC系統(tǒng)在硬件配置和軟件設(shè)計層面均采用了多重備份，制定了十余種正常和安全飛行模式，保證當出現(xiàn)任何一重故障時，組合體可以完全正常工作，當同時出現(xiàn)任何兩重故障時，組合體依舊能夠保證安全狀態(tài)。即使飛船分離時對接結(jié)構(gòu)解鎖分離產(chǎn)生巨大姿態(tài)干擾，依舊可以保證天宮二號的有效控制，并在一分鐘之內(nèi)回歸到正常穩(wěn)定對地飛行狀態(tài)，同時還可以實現(xiàn)飛船在分離和撤離過程中可以一直“盯著”天宮，以防發(fā)生碰撞，最大限度地保證了飛船分離和撤離過程中的平穩(wěn)和安全。