首次交會(huì)對(duì)接 解碼四大難點(diǎn)

　　浩瀚太空，渺如沙礫的兩個(gè)航太器，即將在距地球343公里高度，進(jìn)行妙到毫巔的交會(huì)對(duì)接。

　　誰來幫助神舟八號(hào)追上天宮一號(hào)？能否實(shí)現(xiàn)近距離自主交會(huì)？能否精準(zhǔn)對(duì)接，再順利分離？載人航太工程專家為我們解析交會(huì)對(duì)接四大精彩看點(diǎn)，同時(shí)也是具備高風(fēng)險(xiǎn)的四大難點(diǎn)。

　　遠(yuǎn)距離導(dǎo)引能否幫助神舟八號(hào)追上天宮一號(hào)

　　據(jù)介紹，交會(huì)對(duì)接中的交會(huì)過程分為地面遠(yuǎn)距離導(dǎo)引交會(huì)和航太器自主導(dǎo)引交會(huì)兩個(gè)階段。

　　其中，第一個(gè)看點(diǎn)是交會(huì)的第一階段——地面遠(yuǎn)距離導(dǎo)引交會(huì)：神舟八號(hào)在預(yù)定時(shí)刻到達(dá)距天宮一號(hào)後下方52公里處的遠(yuǎn)距離交會(huì)過程，由地面測控系統(tǒng)來完成導(dǎo)引控制。地面遠(yuǎn)距離導(dǎo)引能否使神舟八號(hào)順利在預(yù)定時(shí)間抵達(dá)這個(gè)位置，決定著下一步自主交會(huì)對(duì)接是否按計(jì)劃進(jìn)行。

　　“神舟八號(hào)發(fā)射升空以後，要進(jìn)行的5次遠(yuǎn)距離導(dǎo)引控制，都是要保證在神舟八號(hào)轉(zhuǎn)入自主導(dǎo)引的時(shí)刻，它的位置正好經(jīng)過天宮一號(hào)的後下方52公里處。”北京航太飛控中心副主任麻永平説。

　　載人航太工程總設(shè)計(jì)師周建平説，神舟八號(hào)要在預(yù)定時(shí)間到達(dá)預(yù)定地點(diǎn)，要保持絕對(duì)準(zhǔn)確，對(duì)地面測控系統(tǒng)而言，難度很大。以前只需控制單個(gè)航太器，現(xiàn)在要同時(shí)控制兩個(gè)，而且兩個(gè)飛行器的位置相互關(guān)聯(lián)、相互制約，這對(duì)地面測控精度提出很高要求。比如，神舟八號(hào)與天宮一號(hào)要嚴(yán)格處在一個(gè)軌道面上，才能保證後續(xù)的交會(huì)對(duì)接是在同一個(gè)準(zhǔn)確的軌道面上。

　　“遠(yuǎn)距離導(dǎo)引控制帶來的控制頻度之密，控制精度要求之高，前所未有。”麻永平説，兩個(gè)航太器均以每秒7.8公里的速度高速飛行，要準(zhǔn)確控制這兩個(gè)高速動(dòng)態(tài)飛行器的相對(duì)位置和相對(duì)高度，就好比在太空中打兩個(gè)“移動(dòng)靶”。

　　當(dāng)神舟八號(hào)準(zhǔn)確到達(dá)天宮一號(hào)後下方52公里處，相對(duì)速度也滿足要求，同時(shí)天宮一號(hào)和神舟八號(hào)上的對(duì)接機(jī)構(gòu)相應(yīng)都正常時(shí)，就轉(zhuǎn)入自主導(dǎo)引控制，也就是前面的天宮一號(hào)保持對(duì)接姿態(tài)繼續(xù)飛行，神舟八號(hào)則開始自主導(dǎo)引逐漸接近它。

　　神舟八號(hào)能否實(shí)現(xiàn)近距離自主交會(huì)

　　第二個(gè)看點(diǎn)是航太器近距離自主導(dǎo)引交會(huì)：從相距52公里處，神舟八號(hào)開始利用飛行器上的測量設(shè)備，比如微波雷達(dá)、鐳射雷達(dá)等，獲得和天宮一號(hào)的相對(duì)距離和相對(duì)姿態(tài)等資訊，由神舟八號(hào)自己生成控制參數(shù)，根據(jù)預(yù)先設(shè)計(jì)好的程式計(jì)算出飛船繼續(xù)前進(jìn)的軌跡和速度，逐漸逼近天宮一號(hào)。

　　當(dāng)飛船距離天宮一號(hào)只有100多米時(shí)，交會(huì)進(jìn)入平移靠攏階段。這時(shí)候飛船仍然自己導(dǎo)航，利用可視化設(shè)備來測量相對(duì)位置等資訊，不斷逼近天宮一號(hào)。直到兩個(gè)飛行器上的對(duì)接機(jī)構(gòu)彼此乍一接觸但尚未捕獲時(shí)，交會(huì)過程就完成，將轉(zhuǎn)入對(duì)接過程。

　　為什麼需要航太器近距離自主交會(huì)？載人航太工程測控通信系統(tǒng)總設(shè)計(jì)師錢衛(wèi)平説，由於地面航太測控網(wǎng)的距離、分佈等因素，在近距離時(shí)難以滿足飛行器交會(huì)的要求，只能依靠航太器自主導(dǎo)引。這在國內(nèi)還是第一次，因此也帶來了巨大挑戰(zhàn)。

　　對(duì)飛行器而言，天上並沒有路軌，是一個(gè)自由空間，各個(gè)方向都可能出現(xiàn)偏差。要使神舟八號(hào)和天宮一號(hào)對(duì)接機(jī)構(gòu)能夠順利捕獲，誤差必須保持在十幾釐米範(fàn)圍內(nèi)，這種飛行器導(dǎo)航精度，對(duì)飛行的安全性、天地協(xié)同的時(shí)效性，都提出了非常高的要求。

　　為了解決難題，神舟八號(hào)上裝備了現(xiàn)代化的測量手段，距離的測量精度能達(dá)到釐米級(jí)。

　　麻永平説，從神舟八號(hào)自主接近天宮一號(hào)起，一共有5公里、400米、140米和30米四個(gè)停泊點(diǎn)，都要相對(duì)於天宮一號(hào)“停泊”數(shù)分鐘，讓地面測控系統(tǒng)監(jiān)視判斷兩個(gè)航太器狀態(tài)，是否適合繼續(xù)進(jìn)行交會(huì)對(duì)接。其中最重要的是在距天宮一號(hào)140米和30米時(shí)，判斷確定飛船的對(duì)接狀態(tài)是否已經(jīng)就緒，如果一切正常，則繼續(xù)進(jìn)行交會(huì)對(duì)接。

　　在最後的平移靠攏段，為了保持精度，飛船上的平移發(fā)動(dòng)機(jī)可以使其平移或上下運(yùn)動(dòng)，正推和反推發(fā)動(dòng)機(jī)也可以控制兩個(gè)飛行器飛行的相對(duì)速度。

[責(zé)任編輯：吳怡]