新华社北京10月18日电10月18日,《新华每日电讯》发表了一篇题为《首次实现径向交会对接:“太空之吻”背后的深情》的报道。
交会对接“太空之吻”又成功了!
10月16日,神舟十三号载人飞船采用自主快速交会对接模式,成功对接天河核心舱径向口。与之前对接的天舟二号、天舟三号货运飞船一起,形成四舱(船)组合。随后,3名航天员从神舟十三号载人飞船成功进入天河核心舱。
在中国空间站的任务中,所有对接机构都是由中国航天科技集团公司八院研制的。自2011年“太空初吻”首次亮相以来,对接机构已成功进行15次精确可靠对接,经历了从无人到有人、从自动到手动控制、从几天到6.5小时、从轴向对接到径向对接的创新突破。
一次次精彩的“太空之吻”背后,凝聚着航天科技人员对祖国航天事业的热爱,对建设航天强国的深情。
天和核心舱上的“对接五兄弟”
据中国航天科技集团八院载人飞船系统副总设计师张介绍,对接机构分为主动对接机构和被动对接机构。神舟飞船、天舟货运飞船以及未来将要发射的两个实验舱都配备了对接机构的主动端,天河核心舱配备了五个被动对接接口,设计人员形象地称之为“对接五兄弟”。
“对接五兄弟”分工明确,各司其职。在核心舱后端,大哥是核心舱专用的“太空快递通道”,称为“后向接口”。主要用于对接“太空快递小哥”天舟货运飞船,保证整个空间站的货物运输和在轨能源补充,也是载人飞船的备份对接通道。
“二哥”在节点舱的前端,被称为“前进接口”,接待游客最多。除了神舟载人飞船和天舟货运飞船,未来还将迎接问天实验舱和梦天实验舱,堪称“空间站的守门人”。“大哥”和“二哥”有专门的补充接口,可以为空间站补充推进剂。
“三哥”是一个“径向接口”,神舟十三号载人飞船在这里对接,这是一个特殊的“航天员通道”。
“四哥”和“五哥”对称分布在节点舱的两侧,称为“侧铺”。未来,烛台实验舱和梦想实验舱将永久停泊在这里。届时,航天员的居住条件将由“一居室”变为“三居室”,将大大增加航天员的活动空间和范围。
身处太空,“对接五兄弟”长期暴露在太空辐射环境中,要忍受200多摄氏度的88000次高低温循环,还要经受低轨道空间原子氧的剥蚀。多次对接分离后,仍需安全可靠,对身体素质要求极高。
多年来,八院805对接机构团队将自己的爱心毫无保留地奉献给了“对接五兄弟”,用自己的聪明才智为他们赋能。考虑到可能出现的79次故障,制定了详细的处置方案,确保“对接五兄弟”在轨期间身体健康,顺利完成工作任务。
首次实现径向交会对接
空间交会对接,根据任务需要,对接方式也很有讲究。神舟八号以来的五艘飞船都与目标进行了轴向对接。神舟十三号载人飞船与49吨级空间站组合体首次独立快速实现径向交会对接。
与轴向的夹角为90度。对接方式的改变是为了使航天器易于控制其运动,保证其主要结构和质量分布尽可能对称紧凑,保证航天器质心居中,从而减少姿态控制消耗的能量。
与轴向对接相比,径向交会对接的难度更大。首先,它
其次,确定姿态和相对位置是“困难”的。载人飞船上装有传感器,就像飞船的眼睛,可以通过观测恒星和预设的地标来确定自己的飞行姿态和与空间站的相对位置。但在径向交会过程中,航天器需要水平飞行到垂直飞行,并在大范围内机动,这对“眼睛”提出了更高的要求。
三是航天员手控交会模式“困难”。径向交会对接过程中,最熟悉的参考基准地球基本丢失,测控条件变差,相对动力学运动特性与轴向交会不同,航天员手动交会模式操作难度加大。因此,径向交会对接的整个过程都是由航天器在GNC系统的指挥下智能独立完成的。
为确保径向交会对接的顺利实现,八院805所对接机构分系统通过综合分析对接工况、增加可控阻尼器、配合总体任务规划等措施,开展了31种工况下的捕获和缓冲试验。仅单杆偏差工况就达到了24次,可有效消除对接机构与多构型、变吨位、大偏心对接目标之间的捕获、缓冲、连接等适应风险。
首次成功实现径向交会对接,使径向和轴向交会都成为中国空间站载人飞船的常态交会模式。未来将在空间站载人交会对接任务中交替使用。
别3.jpg">确保每一次“太空之吻”完美亮相太空交会对接,是世界航天领域内公认的最复杂、最难攻关的技术。八院805所自1995年开始启动对接机构的研制。在没有任何参考的情况下,数千次的试验、数以万计的数据积累……一群满怀梦想与深情的航天人,枕戈待旦、埋头苦干了16年。
2011年,我国自主研制对接机构完美实现了“太空初吻”。神舟八号飞船与天宫一号目标飞行器实现轴向对接,我国首次实现无人空间交会对接,成为世界上第三个独立掌握空间交会对接技术的国家。
我国空间站实施建造以来,八院805所研制的对接机构已成功助力4艘飞船实施与天和核心舱的5次精准对接,每一次“太空之吻”的细节各有不同、亮点纷呈。
第一次:2021年5月29日,天舟二号货运飞船成功发射,6.5小时后成功对接于后向对接口,完成了我国空间站的首次对接任务。
第二次:2021年6月17日,神舟十二号作为我国空间站的首艘载人飞船,与核心舱前向对接口成功对接,三名航天员穿过对接机构进驻到空间站。
第三次:2021年9月18日,天舟二号“快递小哥”通过180度绕飞,顺利从后向对接口转移至前向对接口,并再一次实现精准对接,进一步验证了对接机构具备在轨多次可靠对接的能力。
第四次:2021年9月20日,天舟三号货运飞船成功对接于核心舱后向对接口。
第五次:2021年10月16日,神舟十三号载人飞船成功对接于核心舱径向对接口,首次实现径向交会对接。
据悉,按照后续空间站建造及运营规划,八院对接机构团队每年至少要生产交付5套对接机构。目前,八院通过部组件产品化、测试项目通用化以及发射场流程优化等方式,有效提高了生产、总装、测试、试验效率,确保每一次“太空之吻”的完美亮相。