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北京日报客户端 | 通讯员 薛英民 张军 马艳红
7月的九天之上，问天实验舱柔性太阳帆板在经过两次展开后，终于露出了全貌。通常来说，航天器的太阳帆板在入轨后会直接展开到位，为何问天实验舱的太阳帆板展开需要分为两个阶段？航天科技集团五院技术人员解释道，柔性太阳帆板之所以没有在交会对接前全部展开，其中一个重要原因就是减少帆板振动对交会对接任务的影响。
柔性太阳帆板的“柔”，意味着其容易振动，如果控制不好，每次“温柔一振”都可能对航天任务造成影响。为此，航天科技集团五院502所在半刚性太阳帆板控制基础上，发展了对柔性太阳帆板振动抑制的方法，用“四两拨千斤”的方式，让其在太空中平稳翱翔。
此前，我国的航天器大多使用半刚性太阳帆板，2021年发射的天和核心舱首次使用了柔性太阳帆板。半刚性太阳帆板的固有频率范围窄，算法简单易控制，而柔性太阳帆板太软，固有频率范围很宽，航天器上稍有同样的控制频率和它的固有频率重合，帆板就会被激发而振动起来。如果任由这种振动发展下去，轻则会影响航天器的控制精度和稳定度，影响载荷工作，影响交会对接；如果控制系统没有经过专门的针对性设计，重则可能激发控制系统被动应付，造成“越控制振动越厉害、振动越厉害控制系统越要控制”的局面，进而使系统失稳，影响空间站在轨稳定运行。
技术人员比喻道，这就好比用扁担挑水，会挑水的人可以通过调整身体的起伏频率和幅度，控制肩膀上的扁担颤动很小，控制水桶里的水只泛起微小波纹，同时健步如飞。不会挑水的人则无法通过调整身体来控制扁担，致使扁担上下抖动严重，水桶晃动厉害，行走速度也受扁担影响而忽快忽慢，回到家时，本来装满水的水桶里可能就只剩下了半桶。科研人员借鉴了这一原理，通过航天器的姿态调整来抑制振动，调整幅度可能很小，但用处很大。
“知之非艰，行之惟艰”，要实现对空间站大型柔性帆板振动的抑制，航天科技集团五院研制人员历时数年攻关。先通过理论分析和实验识别引起帆板振动的源头，再对其进行控制，并经精细的数学仿真和大量的物理仿真，总结设计出行之有效的针对不同情况下控制太阳帆板振动的算法。算法是抑制太阳帆板振动的核心技术，从控制效果来看，自主创新的控制方法更适合中国航天器的“体质”。
关键词： 探秘问天｜四两拨千斤 让柔性太阳帆板在太空平稳翱翔
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