中國星辰 | 充分預案 為徑向交會對接“保駕護航”

2023-05-30 20:38:55       來源:央視網(wǎng)

央視網(wǎng)消息:5月30日上午,神舟十六號載人飛船發(fā)射成功后,很快就進入了交會對接的任務中。通過一段虛擬演示來了解一下交會對接。

其實,飛船在剛剛發(fā)射成功進入軌道的時候,還沒有到達空間站所在的距地球近400公里的軌道高度。它怎么找到空間站,去實施精準的交會對接呢?在尋找空間站核心艙這個對接目標的過程中,神舟十六號載人飛船會進行6次變軌,不斷抬升自己的軌道高度,縮小與空間站之間的距離。


(資料圖)

在完成6次變軌,來到空間站后下方的位置時,飛船進行一個俯仰調(diào)姿,也就是飛船從原來的水平姿態(tài),做一個抬頭的動作,把自己調(diào)整為與空間站核心艙垂直的姿態(tài)。然后逐漸來到核心艙徑向,也就是下方200米的位置,在這里,神舟十六號再進行一個滾動調(diào)姿,也就是逆時針轉(zhuǎn)體180度。

之后,飛船上所攜帶的測量敏感器經(jīng)過一系列位置確認,繼續(xù)向核心艙節(jié)點艙下方19米的位置靠近。在19米保持點再次確認位置之后,飛船繼續(xù)靠近核心艙節(jié)點艙徑向?qū)涌?。最后,對接機構捕獲、鎖緊,這樣,神舟十六號載人飛船與空間站組合體最終完成對接,形成三艙三船新的組合體。

徑向交會對接將迎接多項挑戰(zhàn)

此次神舟十六號與空間站要進行徑向交會對接,也就是飛船要從空間站的正下方進行對接,這也是空間站“T”字構型建造完成后的首次徑向交會對接任務。相比于以往進行的交會對接任務難度更大,它到底難在哪?科研人員又是如何來應對的?

此前,我國在太空進行的航天器交會對接,大多是在水平方向。而徑向交會對接則可以理解為從垂直方向進行對接。雖然此前神舟十三號、十四號都已經(jīng)完成過徑向?qū)?,相當于有了?jīng)驗,而此次神舟十六號是第一次與三艙構型的空間站進行徑向交會對接,依然面臨著很多前所未有的挑戰(zhàn)。

航天科技集團八院神舟飛船對接機構分系統(tǒng)主任設計師 姚建:這個是我們首次對“T”型空間站組合體實施徑向?qū)?。我們這次對接存在一個較大的偏心,對于我們來說也是一個全新的挑戰(zhàn)。

在太空進行交會對接,形象地說,就是兩個航天器在太空里“相撞”。因此,二者的質(zhì)量會對整個對接過程產(chǎn)生巨大影響。這次神舟十六號就是要豎直地“撞向”一百多噸重的空間站,因此,在對接過程中的沖擊力也就更大,如何解決這個問題?科研人員想了辦法。

航天科技集團八院神舟飛船對接機構分系統(tǒng)主任設計師 姚建:我們就通過增加可控阻尼器這個配置,來幫助我們來控制對接時候的載荷,來保證航天員還有船上設備能夠承受對接碰撞所帶來的一個沖擊。

據(jù)介紹,由于神舟飛船在交會對接過程中,需要依靠許多測量敏感器來判斷位置和方向,而這些敏感器當中,又有很多是以太陽或者宇宙背景作為判斷依據(jù)。然而,由于此次飛船是從空間站的下方進行對接,因此,空間站巨大的體型會對太陽進行遮擋、對陽光進行反射,反而會對飛船上的敏感器帶來干擾。

航天科技集團五院神舟飛船制導與控制分系統(tǒng)副主任設計師 張一:這方面就需要依靠飛船上面搭載這些測量設備,它自身的一些抗干擾的特性,包括一些目標識別的能力來區(qū)分。也就是說,它能夠識別出來,進來的是我想要的測量目標,還是其他的一些遮擋目標。提高識別能力之后,就不會影響整個交會對接過程當中的導航的數(shù)據(jù)的穩(wěn)定性和可靠性。

多重措施保障交會對接任務安全

據(jù)介紹,神舟十六號飛船充分繼承了神舟十五號飛船的技術狀態(tài),主要功能和技術指標保持不變。在此基礎上,根據(jù)空間站的任務要求,研制人員為神舟十六號在交會對接任務當中,有可能面臨的各種情況制定了充分的預案,使得這艘飛船更加安全可靠,為航天員的安全“保駕護航”。

航天科技集團五院載人飛船系統(tǒng)項目技術副經(jīng)理 邵立民:比如說在發(fā)射過程中,如果運載(火箭)出現(xiàn)故障,飛船有自動逃逸系統(tǒng)。在不同的高度下,如果運載(火箭)出現(xiàn)問題,我們飛船能夠保證帶著航天員安全落地。

在飛行過程中,飛船上的設備能夠自動進行識別故障,自動處置故障。能夠在交會對接任務過程中,針對各種可能發(fā)生的威脅航天員安全的緊急事件,都做了詳細的應對預案。

航天科技集團五院載人飛船系統(tǒng)項目技術副經(jīng)理 邵立民:如果艙體泄漏等等,我們就是應急返回。如果是交會對接過程中出現(xiàn)問題,比如說我們的各種導航信號有問題,我們可以轉(zhuǎn)移到地面導引,也就是說我們地面測定飛船的位置,然后生成控制參數(shù),然后注入到飛船里邊,飛船就是按照地面的控制來進行接近。

邵立民介紹,由于此次交會對接任務是飛船自主完成,不需人工干預。但是一旦出現(xiàn)問題,可立即切換到由地面控制。此外,飛船上各項系統(tǒng)還配備了冗余和備份,大大提高了飛船自身的安全可靠性。

航天科技集團五院載人飛船系統(tǒng)項目技術副經(jīng)理 邵立民:有北斗導航系統(tǒng)和微波雷達系統(tǒng),它倆之間是可以互相備份,我們?nèi)绻惶紫到y(tǒng)有問題,我們可以切到另一個系統(tǒng)。比如說北斗系統(tǒng),這套導航設備里邊,它還有A、B機,它倆之間是熱備份的,就是A機如果有問題可以B機(運行)。如果自控系統(tǒng)有問題,那么可以切到航天員手動控制,這個是因為它是兩套完全獨立的系統(tǒng)。

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