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酷炫!太空再現(xiàn)“萬里穿針”神技

時(shí)間:2021年05月30日 信息來源:本站原創(chuàng) 點(diǎn)擊:2123 字體:

由航天科技集團(tuán)五院(以下簡(jiǎn)稱五院)抓總研制的天舟二號(hào)貨運(yùn)飛船入軌后順利完成入軌狀態(tài)設(shè)置,于5月30日5時(shí)01分,采用自主快速交會(huì)對(duì)接模式精準(zhǔn)對(duì)接于天和核心艙后向端口,整個(gè)過程歷時(shí)約8小時(shí),“萬里穿針”技術(shù)再現(xiàn)太空。

 

萬里穿針.gif


空間交會(huì)對(duì)接是載人航天活動(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。

 

全相位、全自主


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,和2017年天舟一號(hào)與天宮二號(hào)的快速交會(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”?!叭辔弧笔侵笩o論目標(biāo)飛行器在入軌時(shí)和空間站的相對(duì)位置為1/4圈、半圈,哪怕整圈,天舟二號(hào)都可以最快速度或者在規(guī)定時(shí)間點(diǎn)實(shí)現(xiàn)對(duì)接,而不用專門根據(jù)空間站的位置來選擇飛船發(fā)射時(shí)間,實(shí)現(xiàn)全天候發(fā)射。 “全自主”是指從飛船入軌到交會(huì)對(duì)接成功,全程不需要人工干預(yù),由船上控制器自主規(guī)劃完成。天舟一號(hào)在遠(yuǎn)距離段需要通過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,可以利用北斗導(dǎo)航的位置信息來實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離、全自主的導(dǎo)航計(jì)算及其制導(dǎo)與控制。也就是說,以后天舟飛船對(duì)空間站的造訪,過程中人只負(fù)責(zé)監(jiān)視,整個(gè)交會(huì)和對(duì)接過程完全自主完成。

 

自控、手控兩相宜


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)。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)接模式出現(xiàn)故障,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“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。

 

為保證系統(tǒng)整體可靠性,天舟二號(hào)的自控與手控系統(tǒng)間通過設(shè)計(jì)不同的信息接口實(shí)現(xiàn)了相互故障隔離,必要時(shí)又可以實(shí)現(xiàn)可靠的模式切換。在自控模式下,通過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,手控遙操作過程中也可以通過地面注入指令或航天員手控指令轉(zhuǎn)入自控模式。

 

三十余年磨一劍

 

為了早日建成中國(guó)空間站,在載人航天工程立項(xiàng)前,五院科研人員就瞄準(zhǔn)空間站建設(shè)必須的交會(huì)對(duì)接技術(shù)開始了攻關(guān)。

 

至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,五院研發(fā)人員已經(jīng)前赴后繼奮斗了近30年。

 

隨著天舟二號(hào)和空間站核心艙的首次“太空牽手”,中國(guó)的空間交會(huì)對(duì)接技術(shù)也迎來了新的歷史階段。行而不輟,未來可期,相信中國(guó)的交會(huì)對(duì)接技術(shù)將為我國(guó)航天強(qiáng)國(guó)建設(shè)貢獻(xiàn)更大力量。


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