來源:中央廣電總台中國之聲
據中國載人航天工程辦公室消息,12日10時03分,滿載貨物的天舟五号貨運飛船在長征七号運載火箭穩穩地托舉下點火發射。12時10分,天舟五号采取自主快速交會對接模式,成功對接于空間站天和核心艙後向端口,2小時的快速交會對接創造世界紀錄,中國航天員首次在空間站迎接貨運飛船來訪。交會對接完成後,天舟五号将轉入組合體飛行段。
快速交會對接時間從此前的6.5小時到現在的2小時,究竟是如何完成的?首次在有航天員駐留的情況下進行貨船交會對接,有哪些特别之處?
交會對接僅用2個小時
創造世界紀錄
天下武功唯“快”不破。天舟五号貨運飛船與中國空間站組合體交會對接的速度是世界最快,從按下發射按鈕到與空間站組合體進行後向交會對接,天舟五号貨運飛船僅用2個小時。
中國航天科技集團五院天舟五号貨運飛船GNC系統副主任設計師胡海霞介紹,之前世界上最快速的交會對接最短用時紀錄是在空間站層面,是2020年10月14日由俄羅斯的聯盟MS-17創造的3小時3分鐘。“這次的快速交會對接隻用了2個小時,是天舟五号實現的跨越式大目标。”
實際上,不僅是天舟五号貨運飛船,“快”是天舟系列貨運飛船的顯著特點,也是核心難點。2017年9月12日,我國利用天舟一号成功開展與天宮二号空間實驗室的6.5小時快速交會對接在軌試驗,成為世界上第3個掌握近地快速交會對接技術的國家。2021年以來,天舟二号、天舟三号、天舟四号在與天和核心艙交會對接時,均采用自主快速交會對接方案,實現了技術的持續進步。
中國航天科技集團五院貨運飛船系統總體主管設計師潘威振說,從6.5小時縮短到2小時,首先要對流程進行重新設計。“天舟二号到天舟四号都是6.5小時的交會對接模式。這次我們将交會對接遠距離導引這一部分6個脈沖減少到2個脈沖,通過2個脈沖的綜合修正,大大縮短交會對接時間。從船箭分離到對接接觸,中間大約是2個小時的時間。通過這項技術,我們也可以為後續的應急任務做準備,相當于可以用更短的時間完成對接。”
“6個脈沖壓縮為2個脈沖”
是什麼概念?
飛船離開火箭後,飛船很快進入遠程導引段。本次任務中,優化了交會對接的控制制導策略,将遠距離導引過程由多圈次壓縮為不到一圈,将多次變軌壓縮為兩次綜合機動,這一部分用時由原來的約4個多小時減少到約1個小時。
此外,科研人員還減少飛船在近距離自主控制階段用以确認狀态的停泊點,類似動車組減少經停站的數量。比如,原來在到達指定位置前,飛船有5公裡、200米等多個保持點,現在經過流程設計取消了保持點,直接奔着最終指定位置400米去了。飛船隻需要開足馬力往前飛,速度自然快了很多。
胡海霞表示,為實現2小時快速交會對接,科研人員提前做了大量準備,不僅在天舟二号時,在軌進行過一次2小時交會對接試驗,還在地面上進行了大量測試。目前,近距離自主控制階段時長由2個多小時縮短為約40分鐘。“現在經過多次在軌飛行,我們更有信心,技術更成熟,這次是直接奔着更近的目标去接近。”
天舟五号還提供了多種不同的對接選項。中國航天科技集團五院貨運飛船GNC主任設計師劉宗玉說,根據火箭入軌條件,它也可以自動調整為3到6.5小時,甚至時間更長的對接方案。由于天舟五号任務是首次在有航天員駐留的情況下進行貨船交會對接,航天員進行手控遙操作對接也成了一個備份選項。“如果天舟五号自控系統出現故障,可以轉化成航天員進行手控遙操作對接,航天員在空間站上如同坐在飛船上能駕駛飛船進行對接。”
從6.5小時到2小時
背後有怎樣的重要意義?
2小時快速交會對接技術對飛船飛行要求很高,在此次飛行任務中實現突破,對于中國空間站的長期在軌運營具有重大現實意義。
胡海霞表示,中國空間站在距離地面約400公裡的軌道上運行,天舟五号僅用2小時就飛抵對接,可謂實現了“太空貨運專列”到“太空貨運高鐵”的升級,讓航天員們的幸福感“直線拉滿”,讓太空見證新的“中國速度”。“可以極大提高我國太空緊急救援能力,大大縮短運輸時間,使運輸特殊鮮活試驗品成為可能。如果将該技術應用于神舟載人飛船,将大大減少航天員赴空間站的飛行時間。”
不僅如此,從6.5小時到2小時,天舟五号快速交會對接的成功實施更代表着我國的空間交會對接技術更趨成熟。“這标志着我國的自主定軌技術精度更高,姿态軌道控制精度更高,綜合制導技術水平更高,飛控流程更加優化;也标志着交會對接模式更加多樣化、功能更加豐富、适應能力更強,即我國的空間交會對接技術更趨成熟。”
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