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發(fā)布時(shí)間：2021-10-16 18:02:46

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10月16日，中國(guó)空間站迎來(lái)了第二個(gè)飛行乘組和首位女航天員。

失重環(huán)境中，王亞平的大辮子向天豎起，超可愛(ài)↓

王亞平太空辮子搶鏡

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王亞平太空辮子搶鏡

中國(guó)航天首次徑向交會(huì)對(duì)接，有三大難點(diǎn)

10月16日0時(shí)23分，在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心，長(zhǎng)征二號(hào)F遙十三火箭將神舟十三號(hào)載人飛船精準(zhǔn)送入預(yù)定軌道。這是我國(guó)載人航天工程立項(xiàng)實(shí)施以來(lái)的第21次飛行任務(wù)，也是空間站階段的第2次載人飛行任務(wù)。

神舟十三號(hào)載人飛船入軌后，按照預(yù)定程序，與天和核心艙和天舟二號(hào)、天舟三號(hào)組合體進(jìn)行自主快速交會(huì)對(duì)接。這也是中國(guó)航天迎來(lái)的首次徑向交會(huì)對(duì)接，即通過(guò)天和核心艙下方對(duì)接口與空間站進(jìn)行交會(huì)并對(duì)接。

王亞平太空辮子搶鏡

徑向?qū)拥某跏紬l件更加苛刻

空間交會(huì)對(duì)接技術(shù)被譽(yù)為“太空之吻”。沒(méi)有這項(xiàng)技術(shù)，建立空間站、維持空間站的正常運(yùn)營(yíng)、航天員的定期更換，以及提供給空間站一切必要的天地往返運(yùn)輸任務(wù)，將無(wú)從談起。

從2011年首次亮相至今，“太空之吻”已經(jīng)走過(guò)了整整十年。十年間，我國(guó)共成功實(shí)施15次（含神十三）精準(zhǔn)可靠對(duì)接，經(jīng)歷了從無(wú)人到有人、從自動(dòng)到手控、從幾天到6.5小時(shí)、從軸向?qū)拥綇较驅(qū)拥膭?chuàng)新突破。

為適應(yīng)空間站組合體不同構(gòu)型及來(lái)訪航天器不同�？繝顟B(tài)，實(shí)現(xiàn)與空間站前向、后向、徑向交會(huì)對(duì)接和分離，神舟團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)了新的交會(huì)路徑和繞飛模式，增加了繞飛、快速交會(huì)對(duì)接、徑向交會(huì)對(duì)接各項(xiàng)功能。

神舟八號(hào)以來(lái)的5艘飛船與目標(biāo)都是軸向?qū)�，此次神舟十三�?hào)首次完成與49噸級(jí)的空間站組合體自主快速?gòu)较蚪粫?huì)對(duì)接，我國(guó)空間站也首次組成“T”字構(gòu)型。與以往歷次任務(wù)中的軸向?qū)酉啾�，徑向�(qū)拥某跏紬l件更加苛刻。

實(shí)際上，在發(fā)射神舟十三號(hào)前，天舟二號(hào)和天舟三號(hào)貨運(yùn)飛船就已經(jīng)分別停靠在核心艙的前向端口和后向端口。這樣的布局是為了滿足神舟十三號(hào)徑向交會(huì)對(duì)接時(shí)的組合體姿態(tài)控制要求。

針對(duì)對(duì)接機(jī)構(gòu)也面臨前所未有的對(duì)接偏心長(zhǎng)度變大的可能，航天八院805所對(duì)接機(jī)構(gòu)分系統(tǒng)通過(guò)全面分析對(duì)接工況，在增加可控阻尼器的基礎(chǔ)上，配合總體完成任務(wù)規(guī)劃，并開(kāi)展了31個(gè)工況的捕獲緩沖試驗(yàn)，僅單項(xiàng)極偏差工況就達(dá)到24次。

據(jù)了解，這樣可有效消除對(duì)接機(jī)構(gòu)與多構(gòu)型、變噸位、大偏心對(duì)接目標(biāo)的捕獲、緩沖、連接適應(yīng)性風(fēng)險(xiǎn)，確保載人飛船與空間站組合體徑向穩(wěn)妥可靠對(duì)接。

“對(duì)接五兄弟”各司其職助力完成任務(wù)

“對(duì)接機(jī)構(gòu)分為主動(dòng)對(duì)接機(jī)構(gòu)和被動(dòng)對(duì)接機(jī)構(gòu)。神舟載人飛船、天舟貨運(yùn)飛船以及后續(xù)發(fā)射的兩個(gè)實(shí)驗(yàn)艙都配置主動(dòng)端，入軌后，它們會(huì)自主完成與核心艙上的被動(dòng)對(duì)接機(jī)構(gòu)的捕獲、拉回、鎖緊。不同的飛船根據(jù)任務(wù)需求，對(duì)接于核心艙上配置的各個(gè)對(duì)接口，這也是核心艙被稱為‘太空母港’的由來(lái)。”航天八院對(duì)接機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)師介紹。

核心艙上共配置了5個(gè)被動(dòng)對(duì)接口，設(shè)計(jì)師親切地稱它們?yōu)?ldquo;對(duì)接五兄弟”，它們各司其職，共同助力完成空間站任務(wù)。

“大哥”在核心艙的后端，核心艙專門的“太空快遞通道”，又稱為“后向?qū)涌?rdquo;，主要用于對(duì)接“太空快遞小哥”天舟貨運(yùn)飛船，保證整個(gè)空間站的貨物輸送及在軌“能量”補(bǔ)充，同時(shí)也是載人飛船的備份對(duì)接通道；“二哥”在節(jié)點(diǎn)艙的最前端，大名叫“前向?qū)涌?rdquo;，來(lái)訪的“客人”較多，除了神舟載人飛船、天舟貨運(yùn)飛船外，將來(lái)還會(huì)先后迎接問(wèn)天實(shí)驗(yàn)艙、夢(mèng)天實(shí)驗(yàn)艙，堪稱“天宮守門人”；大哥和二哥還有特殊的補(bǔ)加接口，都可以為空間站補(bǔ)充推進(jìn)劑。

“三哥”又稱“徑向?qū)涌?rdquo;，本次神舟十三號(hào)載人飛船就是對(duì)接在此處，是專門的“航天員通道”；“四哥”和“五弟”在節(jié)點(diǎn)艙的兩側(cè)呈對(duì)稱分布，稱為“側(cè)向停泊口”，將來(lái)問(wèn)天實(shí)驗(yàn)艙和夢(mèng)天實(shí)驗(yàn)艙會(huì)永久停靠在這里，讓航天員的居住條件由“一居室”變成“三居室”，大大增加航天員的活動(dòng)空間和范圍。

對(duì)“五兄弟”來(lái)說(shuō)，要如此長(zhǎng)時(shí)間地暴露在太空環(huán)境中，承受88000次超過(guò)200攝氏度范圍的高低溫循環(huán)、低軌空間原子氧的剝蝕、多頻次的對(duì)接與分離后仍確�？煽浚@是一個(gè)全新的艱難考驗(yàn)。

為此，八院805所對(duì)接機(jī)構(gòu)團(tuán)隊(duì)全面系統(tǒng)地為“五兄弟”做了“深度體檢”，并為“五兄弟”量身定制了“延壽保險(xiǎn)”，包含了可能發(fā)生的故障預(yù)案共79項(xiàng)并制定了詳細(xì)處置措施，確保它們?cè)谲壠陂g的健康穩(wěn)定工作。

據(jù)了解，按照后續(xù)空間站建造及運(yùn)營(yíng)規(guī)劃，航天八院對(duì)接機(jī)構(gòu)團(tuán)隊(duì)每年都要至少保證5套對(duì)接機(jī)構(gòu)的生產(chǎn)交付，才能跟得上空間站工程高密度發(fā)射的步伐。“只要后續(xù)有航天器發(fā)射，就必須通過(guò)對(duì)接機(jī)構(gòu)才能實(shí)現(xiàn)與空間站艙段的組合。任務(wù)重、節(jié)點(diǎn)緊，產(chǎn)品的研制生產(chǎn)不允許任何一個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)失誤，否則就會(huì)影響到整個(gè)任務(wù)的進(jìn)程。”設(shè)計(jì)師介紹說(shuō)。

目前，航天八院通過(guò)部組件產(chǎn)品化、測(cè)試項(xiàng)目通用化以及發(fā)射場(chǎng)流程優(yōu)化等方式，有效提高了生產(chǎn)、總裝、測(cè)試、試驗(yàn)效率，在確保滿足空間站建造及運(yùn)營(yíng)階段需求的同時(shí)，也保證每一次“太空之吻”的完美亮相。

徑向交會(huì)對(duì)接面臨的“三大難題”

雖然只是方向變了90度，但是對(duì)接的難度卻大了不少。

為確保首次徑向交會(huì)對(duì)接任務(wù)萬(wàn)無(wú)一失，航天五院502所研制團(tuán)隊(duì)針對(duì)徑向交會(huì)進(jìn)行了數(shù)年的技術(shù)攻關(guān)和大量地面實(shí)驗(yàn)，并在神舟十二號(hào)載人飛船返回地球前開(kāi)展了與空間站的繞飛及徑向交會(huì)試驗(yàn)，為神舟十三號(hào)正式實(shí)施徑向交會(huì)對(duì)接驗(yàn)證了關(guān)鍵技術(shù)。據(jù)介紹，此次徑向交會(huì)對(duì)接面臨“三大難題”。

一是持續(xù)控制姿態(tài)和軌道“難”。對(duì)于前向、后向交會(huì)對(duì)接，其200米保持點(diǎn)是一個(gè)穩(wěn)定的保持點(diǎn)，即使發(fā)動(dòng)機(jī)不工作，飛船也能較長(zhǎng)時(shí)間保持穩(wěn)定的姿態(tài)和軌道。而徑向交會(huì)對(duì)接沒(méi)有穩(wěn)定的中途停泊點(diǎn)，需要持續(xù)對(duì)飛船的姿態(tài)和軌道進(jìn)行控制，推進(jìn)劑消耗大，故障處置難。

二是姿態(tài)和相對(duì)位置確定“難”。神舟載人飛船配有敏感器，它就如同飛船的眼睛，通過(guò)觀察星星和預(yù)設(shè)的標(biāo)志點(diǎn)等來(lái)確定自己的飛行姿態(tài)、與空間站的相對(duì)姿態(tài)和相對(duì)位置等。但由于徑向交會(huì)過(guò)程中，飛船需由平飛轉(zhuǎn)豎飛等大范圍的姿態(tài)機(jī)動(dòng)，所以對(duì)“眼睛”能看到目標(biāo)和保證“眼睛”不會(huì)被復(fù)雜光照變化所干擾提出了更高要求。

三是航天員手控交會(huì)模式“難”。徑向交會(huì)對(duì)接過(guò)程中基本失去了地球這個(gè)最熟悉的參照基準(zhǔn)，測(cè)控條件變差，且相對(duì)動(dòng)力學(xué)運(yùn)動(dòng)特性與前向交會(huì)不同，這給手控交會(huì)模式下航天員的操作增加了難度。

記者了解到，此次徑向交會(huì)對(duì)接整個(gè)過(guò)程都是在制導(dǎo)導(dǎo)航與控制（GNC）系統(tǒng)指揮下，飛船智能自主完成的。徑向交會(huì)和前向交會(huì)都是中國(guó)空間站載人飛船正常的交會(huì)方式，會(huì)在未來(lái)空間站載人交會(huì)對(duì)接任務(wù)中交替使用。

來(lái)源：央視新聞客戶端、人民網(wǎng)、新浪微博

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