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太空再現“萬裏穿針” 空間交會對接技術助力空間站建設


廣州日報廣州日報《廣州日報》官方帳號:據中國載人航天工程辦公室消息,天舟二號貨運飛船入軌後順利完成入軌狀態設置,於月日時分,采用自主快速交會...

- 2021年6月01日01時55分
- 科學文摘 / 廣州日報

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據中國載人航天工程辦公室消息,天舟二號貨運飛船入軌後順利完成入軌狀態設置,於5月30日5時01分,采用自主快速交會對接模式精准對接於天和核心艙後向端口,整個過程曆時約8小時。天舟二號攜帶了航天員生活物資、艙外航天服及空間站平台設備、應用載荷和推進劑等,與天和核心艙完成交會對接後,轉入組合體飛行階段,將按計劃開展推進劑補加和空間應用項目設備測試等工作。

空間交會對接是載人航天活動的三大基本技術之一,是實現空間站和空間運輸系統的裝配、回收、補給、維修、航天員交換及營救等在軌服務的先決條件,複雜度高、精准度高、自主性要求高、安全性要求高,其難度被形象地稱為“萬裏穿針”。航天科技集團五院研制人員前赴後繼奮鬥了20餘年,最終攻克並掌握了這項關鍵技術。

“萬裏穿針”神技時隔多年再現太空,背後的科技也更進一步,為中國空間站在軌建設奠定了更加堅實的技術基礎。

二十餘年磨一劍

為了早日建成中國人自己的空間站,在中國的載人航天工程立項的同一年,航天科技集團五院502所的科研人員就瞄准交會對接技術開始了攻關之路。

2011年11月,神舟八號成功完成了與天宮一號的兩次自動交會對接。2012年6月,神舟九號在航天員的操控下與天宮一號成功對接。標志著我國突破了相對導航、制導、控制和交會對接相對測量敏感器等一系列關鍵技術,我國成為世界上第三個獨立掌握交會對接的國家。2016年,作為交會對接的一項必要的相關技術,神舟十號突破了繞飛技術。2017年,天舟一號和天宮二號完成了快速交會對接在軌試驗,使我國成為世界上第三個掌握近地快速交會對接的國家。經過20餘年努力,空間交會對接技術終於被中國人完整獨立掌握。

自控、手控兩相宜

手控交會對接和自動交會對接是空間交會對接系統的左右手,互為備份,是飛船可靠性的重要保障。天舟二號是貨運飛船,但是它也裝備了手控系統,可以由人“駕駛”著實現交會對接。那麼,天舟二號無法載人怎麼實現手控呢?只需要在“手控”後面加三個字“遙操作”,即當貨運飛船需要手控交會對接的時候,坐在空間站內的航天員通過手控遙操作,駕駛貨運飛船完成與空間站的交會對接或撤離。而且為保證系統整體可靠性,天舟的自控與人控系統間通過設計不同的信息接口實現了相互故障隔離。

全相位、更自主

與天舟一號的交會對接相比,天舟二號的技術更進一步。五院502所為飛船GNC系統增加了“全相位自主交會對接方案”。顧名思義,一是“全相位”,就是無論目標飛行器在入軌時和空間站的相對位置有1/4圈、半圈,哪怕整圈,“天舟”都可以以最快速度或者在規定時間點到達,而不用專門根據空間站的位置來選擇飛船發射時間,真正實現了全天候發射。

二是“自主”,天舟一號的時候,在遠距離段,需要人工輔助把飛船送到距離天宮二號一定的位置,然後由飛船自主去對接。天舟二號增加了遠距離自主導引,就是飛船可以利用北鬥導航的位置信息來實現遠距離的全自主的導航計算及其制導與控制。就是說,以後天舟飛船對空間站的造訪,過程中人只負責監視,整個飛行和交會對接的過程是全自主的。

為了適應空間站運營多對接口的新需求,五院502所還在掌握繞飛技術基礎上,發展出了中瞄點,就是在空間站後下方附近設置“中轉站”,通過該點可以最方便地繞向任一個對接口實現交會對接。

隨著天舟二號和空間站核心艙的首次太空牽手,中國的空間交會對接技術也迎來了新的曆史階段,為空間站在軌建造提供更加有力的技術支撐。

廣州日報·新花城記者:肖歡歡通訊員母國新

廣州日報·新花城編輯:蔡淩躍


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