2021年10月16日0時23分，長征二號F遙13火箭搭載神舟十三號載人飛船和翟志剛、王亞平、葉光富三名航天員從酒泉衛星發射中心成功發射，6點56分，飛船成功與中國天宮空間站實現自動交會對接。神舟十三號從發射到對接總共只用了6個半小時，比神舟十二號減少半小時，再一次重新整理中國航天紀錄。

神舟十三號與空間站交會對接

有細心的朋友留意到，在交會對接前，我們的天宮空間站是水平飛行姿態，但飛船對接後，空間站組合體卻翹了起來，“肚皮”朝前，幾乎直立著在軌道上飛行，像是架起了一尊“太空大炮”。這到底是怎麼回事呢？

神舟飛船將空間站“頂翻”

神舟十二號、天舟二號、天舟三號以及以前多個航天器在太空交會對接時，大多采用“軸向對接”模式，也就是從正前方或者正後方，沿著目標航天器中軸線的方向跟它對接。在對接前，飛船跟空間站飛行的軌道完全重合，二者的質心（重心）也在同一軸線上。

天舟三號貨運飛船軸向對接

但是在神舟十三號發射升空之前，空間站天和核心艙的前向埠已經被天舟二號貨運飛船佔據、後向埠上連線著天舟三號。軸向已經沒有對介面了，神舟十三號只能選擇從天和核心艙下方的對介面㨃上去，因為這是圓柱體直徑方向，所以被稱為“徑向對接”模式。

神舟十三號載人飛船徑向對接

有朋友問了，既然天舟三號貨運飛船已經運了新的貨物上去，天舟二號為什麼還不丟掉？讓它佔一個口多不方便！

幾千年來，咱們中國人講究的是“物盡其用”，貨運飛船雖說只是拿來運送物資，但中國航天人還是希望用它來做更多事情，發揮“餘熱”。

在空間站建設之初，咱們還有許多事情沒有實際操作過。比如接下來“問天號”和“夢天號”的空中轉位，就需要用空間站上的機械臂抓住它“擰轉”，對接到側向的介面上。二十幾噸的大傢伙在失重狀態下怎麼轉？機械臂能不能吃得消？採用什麼樣的速度合適？這些動作在地面都沒辦法模擬，也沒有標準答案，計算機算出來的結果到底對不對，我們需要在天上實際做了才能知道。既然天舟二號已經完成了使命，正好拿它來“練手”。

機械臂抓取天舟二號做轉位實驗

當神舟十二號乘組撤離空間站之後，地面控制中心就向天舟二號貨運飛船發出指令，讓它從天和核心艙後邊的對介面脫離、凌空轉體180°、對接到核心艙前向埠，模擬以後的實驗艙；天舟三號緊接著發射升空，對接到了核心艙後邊。神舟十三號再上來就只能從下邊對接了。

一個新問題隨之出現：天舟三號、天和、天舟二號這個三艙組合體，它的質心並不在圓球形的節點艙，而是更靠近核心艙大柱段的位置。換句話說就是空間站處於一頭輕一頭重的狀態。

天舟飛船本身重量接近，但天舟二號上的物資已經被消耗得差不多，並且為安全起見，神舟十二號航天員在撤離前，已經將剩下大部分有用的東西都搬到核心艙大柱段存放，因此前向的天舟二號幾乎是空船，它肯定比滿載的天舟三號輕。

神舟飛船對接位置偏離重心10米

從上面的圖示我們可以很容易看出，儘管空間站三艙組合體總質量達到70噸，但節點艙跟它的質心距離差不多有10米，在太空微重力狀態下，只需要一個很小的推力就能令它發生扭轉。

神舟十三號發射重量超過8噸，雖然它接近空間站的速度不快，但如此巨大的質量依然會產生比較大的動量。實際上對接機構的捕獲動作也需要足夠大的力才能觸發，所以空間站的扭轉不可避免。

神舟飛船朝向了太陽

由於這是一個“偏心”對接，從空間站下方廣角相機傳回的畫面我們也可以看到，神舟十三號對接後朝向了太陽的方向，空間站與軌道軸線形成超過70°的仰角。

儘管空間站以什麼樣的角度在軌道執行對於航天員來說並沒有什麼異樣感覺，但長時間以大仰角飛行對於太陽能電池的效率、軌道機動、躲避空間碎片撞擊以及空間站裡的科學實驗都有不利影響，因此需要透過啟動調姿發動機向相反方向噴氣來“消初偏”，儘快把姿態調整回來。實際上天宮空間站只用了幾分鐘就恢復了正常。

女演員尤利婭前往空間站拍電影

無獨有偶，俄羅斯飛船也幹過同樣的事情。10月5日，俄羅斯聯盟MS-19飛船停靠在國際空間站，向空間站送去了美女演員尤利婭·佩雷西德，沒想到飛船上的發動機因軟體故障意外啟動，推著空間站旋轉了540°！把宇航員們嚇了一跳，事故一度觸發緊急撤離程式，好在地面控制中心及時中止程式，阻止事態惡化。

而就在俄羅斯準備把尤利婭接回地球時，北京時間10月15日下午5點13分，聯盟MS-18飛船發動機再次意外啟動，把國際空間站推著轉體57°，控制人員花了半個小時才讓空間站恢復正常。

聯盟飛船兩次讓空間站失控

神舟十三號和俄羅斯聯盟飛船的故事告訴我們：空間站看起來是一個龐然大物，它們的質量甚至達到數百噸，但只要在偏離質心的地方稍稍施加一個力，這個力產生的扭矩就能使巨大的空間站發生偏轉甚至失控。航天員平時在空間站裡飛來飛去，都會與空間站產生相互作用的力，“四兩撥千斤”在太空微重力環境下體現得淋漓盡致，空間站上的力矩陀螺和調姿發動機需要經常啟動，以保持航天器姿態的穩定。

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