精准对接!太空“万里穿针”神技如何养成?

光明网 2021-05-31 11:30:06

2021年5月30日5时01分,天舟二号货运飞船与天和核心舱完成自主快速交会对接,全程历时约8小时,“万里穿针”技术再现太空。

空间交会对接是载人航天活动的三大基本技术之一,是实现空间站和空间运输系统的装配、回收、补给、维修、航天员交换及营救等在轨服务的先决条件,复杂度高、精准度高、自主性要求高、安全性要求高,其难度被形象地称为“万里穿针”。

交会对接后的空间站组合体效果图 航天五院供图

全相位、更自主

与天舟一号时的快速交会对接相比,天舟二号的技术更进一步。五院502所为飞船GNC系统增加了“全相位自主交会对接方案”。顾名思义,一是“全相位”,就是无论目标飞行器在入轨时和空间站的相对位置有1/4圈、半圈,哪怕整圈,“天舟”都可以以最快速度或者在规定时间点到达,而不用专门根据空间站的位置来选择飞船发射时间,真正实现了全天候发射;二是“自主”,天舟一号的时候,在远距离段,需要人工辅助把飞船送到距离天宫二号一定的位置,然后由飞船自主去对接。天舟二号增加了远距离自主导引,就是飞船可以利用北斗导航的位置信息来实现远距离的全自主的导航计算及其制导与控制。就是说,以后天舟飞船对空间站的造访,过程中人只负责监视,整个飞行和交会对接的过程是全自主的。在最合适的情况下,从货运飞船入轨算起,最短可以在约4个小时实现交会对接,

为了适应空间站运营多对接口的新需求,五院502所还在掌握绕飞技术基础上,发展出了中瞄点,就是在空间站后下方附近设置“中转站”,通过该点可以最方便地绕向任一个对接口实现交会对接。

自控、手控两相宜

手控交会对接和自动交会对接是空间交会对接系统的左右手,互为备份,是飞船可靠性的重要保障。天舟二号是货运飞船,但是它也装备了手控系统,可以由人“驾驶”着实现交会对接。那么,天舟二号无法载人怎么实现手控呢?只需要在“手控”后面加三个字“遥操作”,即当货运飞船需要手控交会对接的时候,坐在空间站内的航天员通过手控遥操作,驾驶货运飞船完成与空间站的交会对接或撤离。而且为保证系统整体可靠性,天舟的自控与人控系统间通过设计不同的信息接口实现了相互故障隔离。

三十余年磨一剑

为了早日建成中国人自己的空间站,在中国的载人航天工程立项的同一年,航天科技集团五院502所的科研人员就瞄准交会对接技术开始了攻关之路。

2011年11月,神舟八号成功完成了与天宫一号的两次自动交会对接。2012年6月,神舟九号在航天员的操控下与天宫一号成功对接。标志着我国突破了相对导航、制导、控制和交会对接相对测量敏感器等一系列关键技术,我国成为世界上第三个独立掌握交会对接的国家。2016年,作为交会对接的一项必要的相关技术,神舟十号突破了绕飞技术。2017年,天舟一号和天宫二号实现了6.5小时快速交会对接在轨试验,使我国成为世界上第三个掌握近地快速交会对接的国家。至此,经过五院502所20余年努力,空间交会对接技术被中国人完整独立掌握。

随着天舟二号与天和的首次太空牵手成功,中国的空间交会对接技术迎来了新的历史阶段。行而不辍,未来可期。在支撑空间站建设之余,中国的交会对接技术必将在航天强国建设征程中发挥更大作用。(宋雅娟)

关键词: 精准 对接 太空 万里

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