太空再次上演“浪漫之吻”。
5月30日5時(shí)01分，飛向太空不久的天舟二號(hào)貨運(yùn)飛船，來(lái)不及停歇，便與天和核心艙完成了全自主快速交會(huì)對(duì)接，“萬(wàn)里穿針”技術(shù)再現(xiàn)太空。
所謂交會(huì)對(duì)接，是指兩個(gè)航天器在空間軌道上，會(huì)合并在結(jié)構(gòu)上連成一個(gè)整體，這是載人航天活動(dòng)的三大基本技術(shù)之一，是實(shí)現(xiàn)空間站和空間運(yùn)輸系統(tǒng)的裝配、回收、補(bǔ)給、維修、航天員交換及營(yíng)救等在軌服務(wù)的先決條件，復(fù)雜度高、精準(zhǔn)度高、自主性要求高、安全性要求高，其難度被形象地稱為“萬(wàn)里穿針”。
中國(guó)航天科技集團(tuán)五院天舟二號(hào)貨運(yùn)飛船副總設(shè)計(jì)師黨蓉告訴記者，我國(guó)是世界上第三個(gè)獨(dú)立掌握太空交會(huì)對(duì)接技術(shù)的國(guó)家。自2011年11月3日對(duì)接機(jī)構(gòu)首次亮相以來(lái)，我國(guó)共實(shí)施了10次空間交會(huì)對(duì)接，圓滿實(shí)現(xiàn)了首次無(wú)人/載人交會(huì)對(duì)接，并驗(yàn)證了在軌補(bǔ)加技術(shù)，為空間站建設(shè)打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。為掌握這項(xiàng)技術(shù)，五院502所研制人員前赴后繼奮斗了近30年。
?。ㄌ熘鄱?hào)貨運(yùn)飛船與天和核心艙交會(huì)對(duì)接模擬圖。圖片來(lái)源：中國(guó)航天科技集團(tuán)五院）
黨蓉說(shuō)，天舟二號(hào)與核心艙的此次交會(huì)對(duì)接是我國(guó)在軌進(jìn)行的第二次快速交會(huì)對(duì)接，與2017年天舟一號(hào)與天宮二號(hào)的交會(huì)對(duì)接相比，此次又實(shí)現(xiàn)了新的技術(shù)升級(jí)。
相較于天舟一號(hào)，天舟二號(hào)增加了“全相位全自主交會(huì)對(duì)接方案”。
所謂“全相位”，就是無(wú)論目標(biāo)飛行器在入軌時(shí)和空間站的相對(duì)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(guī)定時(shí)間點(diǎn)實(shí)現(xiàn)對(duì)接，而不用專門(mén)根據(jù)空間站的位置來(lái)選擇飛船發(fā)射時(shí)間，真正實(shí)現(xiàn)了全天候發(fā)射；“全自主”，則是從飛船入軌到交會(huì)對(duì)接成功，全程不需要人工干預(yù)，船上控制器自主規(guī)劃完成。
黨蓉說(shuō)，天舟一號(hào)在遠(yuǎn)距離段是需要人工輔助把飛船引導(dǎo)到距離天宮二號(hào)一定的位置，然后由飛船自主完成近距離交會(huì)對(duì)接。天舟二號(hào)增加了遠(yuǎn)距離自主導(dǎo)引，飛船可以利用北斗導(dǎo)航的位置信息來(lái)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離的全自主的導(dǎo)航計(jì)算及其制導(dǎo)與控制。
換句話說(shuō)，以后天舟飛船對(duì)空間站的造訪，過(guò)程中人只負(fù)責(zé)監(jiān)視，整個(gè)交會(huì)和對(duì)接過(guò)程完全自主完成。
手控交會(huì)對(duì)接和自動(dòng)交會(huì)對(duì)接是空間交會(huì)對(duì)接系統(tǒng)的“左右手”，互為備份，是系統(tǒng)可靠性的重要保障。神舟載人飛船從研制之初就按照不同的邏輯分別為兩套系統(tǒng)設(shè)計(jì)了相對(duì)獨(dú)立的系統(tǒng)。
黨蓉說(shuō)，天舟二號(hào)是貨運(yùn)飛船，但是它也裝備了手控系統(tǒng)，在貨運(yùn)飛船與空間站交會(huì)對(duì)接的最后平移靠攏段，手控是重要的控制手段之一，具備支持空間站內(nèi)航天員進(jìn)行手控遙操作實(shí)現(xiàn)前向或后向的交會(huì)對(duì)接或撤退撤離的能力。
“一旦自動(dòng)交會(huì)對(duì)接模式故障時(shí)，控制系統(tǒng)可以轉(zhuǎn)為手控遙操作模式，空間站上的航天員可以通過(guò)‘遙操作’，以遙控的方式‘駕駛’飛船，實(shí)現(xiàn)貨運(yùn)飛船規(guī)避空間站或安全、準(zhǔn)確地與空間站對(duì)接。”黨蓉說(shuō)。
據(jù)她介紹，為保證系統(tǒng)整體可靠性，天舟的自控與手控系統(tǒng)間通過(guò)設(shè)計(jì)不同的信息接口實(shí)現(xiàn)了相互故障隔離，但必要時(shí)又可以實(shí)現(xiàn)可靠的模式切換。即在自控模式下，通過(guò)地面注入指令或航天員手控指令可以迅速轉(zhuǎn)入手控遙操作模式，手控遙操作過(guò)程中，也可以通過(guò)地面注入指令或航天員手控指令轉(zhuǎn)入自控模式。
中國(guó)航天科技集團(tuán)五院天舟二號(hào)貨運(yùn)飛船總設(shè)計(jì)師白明生表示，為了早日建成中國(guó)人自己的空間站，在中國(guó)的載人航天工程立項(xiàng)前，五院502所的科研人員就瞄準(zhǔn)空間站建設(shè)必須的交會(huì)對(duì)接技術(shù)開(kāi)始了攻關(guān)。
2011年11月，神舟八號(hào)成功完成了與天宮一號(hào)的兩次自動(dòng)交會(huì)對(duì)接。
2012年6月，神舟九號(hào)在航天員劉旺的操控下與天宮一號(hào)成功實(shí)現(xiàn)手控交會(huì)對(duì)接，標(biāo)志著我國(guó)突破了相對(duì)導(dǎo)航、制導(dǎo)、控制和交會(huì)對(duì)接相對(duì)測(cè)量敏感器等一系列關(guān)鍵技術(shù)，成為世界上第三個(gè)獨(dú)立掌握交會(huì)對(duì)接的國(guó)家。
2016年，作為交會(huì)對(duì)接的一項(xiàng)必要的相關(guān)技術(shù)，在神舟十號(hào)任務(wù)中驗(yàn)證了繞飛技術(shù)。2017年，天舟一號(hào)和天宮二號(hào)快速交會(huì)對(duì)接在軌試驗(yàn)圓滿成功，使我國(guó)成為世界上第三個(gè)掌握近地快速交會(huì)對(duì)接的國(guó)家。之后，研發(fā)團(tuán)隊(duì)用幾年的時(shí)間在自主性、可靠性等多方面對(duì)交會(huì)對(duì)接技術(shù)進(jìn)行了完善，至天舟二號(hào)與核心艙對(duì)接，502所三代研發(fā)人員已經(jīng)前赴后繼奮斗了近30年。
白明生表示，隨著天舟二號(hào)和空間站核心艙的首次“太空之吻”，中國(guó)的空間交會(huì)對(duì)接技術(shù)也迎來(lái)了新的歷史階段。行而不輟，未來(lái)可期，在支撐空間站建設(shè)之余，相信中國(guó)的交會(huì)對(duì)接技術(shù)也必將在把我國(guó)建成航天強(qiáng)國(guó)的征程中發(fā)揮更大作用。
