新華社甘肅酒泉11月1日電 在天宮一號目標(biāo)飛行器升空32天之后,神舟八號飛船踏上了赴約之路。他們的太空牽手,將完成中國載人航天工程的首次空間交會對接。
中國載人航天工程中的這重要一步,面臨著哪些關(guān)節(jié)點上的考驗?
關(guān)節(jié)點一:遠距離導(dǎo)引——千萬里的追尋
“拋整流罩”“船箭分離”“太陽帆板展開”……隨著飛控大廳內(nèi)指揮調(diào)度員的一個個口令,神舟八號向著在太空中以倒飛姿態(tài)飛行的天宮一號目標(biāo)飛行器不斷靠近。
飛船入軌時,兩個飛行器相距近1萬公里。迢迢星河,如何飛渡?
國內(nèi)7個測控站、3個飛控中心、3艘遠洋測量船、國外5個測控站、3個國際聯(lián)網(wǎng)合作站,再加上太空中的兩顆中繼衛(wèi)星,組成了陸海天基“三位一體”的載人航天測控網(wǎng),為神八和天宮一號的約會之旅全程保駕護航。
第5圈,在遠望六號和天鏈一號02星覆蓋區(qū),神八近地點抬高到260公里;
第13圈,神八接受數(shù)據(jù)指令,與天宮一號進入同一軌道面;
第16圈,在遠望五號和天鏈一號01星覆蓋區(qū),神八遠地點抬高到330公里;
第19圈,在天鏈一號02星覆蓋區(qū),神八近地點抬高到330公里,進入圓形軌道;
第24圈,在天鏈一號01星覆蓋區(qū),神八軌道進行組合修正……
距離在一點一點縮短,在天宮一號后下方約52公里處,神八穩(wěn)穩(wěn)地捕獲了自己的目標(biāo),開始自主導(dǎo)航。
專家解讀(測控通信系統(tǒng)總設(shè)計師錢衛(wèi)平):
從過去的單目標(biāo)到這次任務(wù)的兩個高速飛行的目標(biāo),測控體制面臨很大挑戰(zhàn)。天地之間協(xié)同配合,共同完成控制任務(wù),是這次任務(wù)的一個亮點。在神舟飛船“追尋”天宮一號的漫漫征途中,如果飛船在52公里處仍不能與天宮一號建立正常聯(lián)系,地面控制系統(tǒng)就需進一步將其導(dǎo)引至距目標(biāo)飛行器5公里遠的位置。
關(guān)節(jié)點二:自主導(dǎo)引——一步步靠近
神八飛船到達天宮后下方約52公里位置之后,轉(zhuǎn)入自主導(dǎo)引控制。在正常情況下這意味著,能不能找到天宮一號并順利對接,就得靠神舟八號自己的“慧眼”了。
這一關(guān)節(jié)點分成三個階段:尋的段、接近段、平移靠攏段。通過自主導(dǎo)引從52公里處到達天宮后下方5公里處,神舟八號就完成了尋的任務(wù)。然而,看上去短短的5公里并不容易,它將在5公里、400米、140米和30米處進行4次“剎車”,等到測控通信系統(tǒng)對兩個飛行器狀態(tài)進行監(jiān)視檢查、確認(rèn)不會“撞車”之后,才能繼續(xù)向天宮一號慢慢靠近。
專家解讀(測控通信系統(tǒng)副總指揮陳宏敏):
5公里是“被動安全”距離,飛船只要關(guān)了發(fā)動機就不會與目標(biāo)飛行器相撞。但5公里以內(nèi)不夠安全,發(fā)生問題必須緊急制動,撤離到安全距離之外。因此,5公里距離內(nèi)設(shè)置的4個停泊點既是為了切換控制模式、把軌道調(diào)整到理想位置,也是控制上的備份措施。一旦出現(xiàn)問題,飛船可以通過地面控制撤離到上一個停泊點等待故障處置。這時的神八飛船就像等待進港的輪船。
關(guān)節(jié)點三:牽手對接——祖國上空的相擁
從對接機構(gòu)接觸開始,神八飛船與天宮一號要在15分鐘內(nèi)完成捕獲、緩沖、拉近和鎖緊四個過程,最終實現(xiàn)兩個航天器之間的剛性連接,形成組合體。至此,第一次交會對接任務(wù)結(jié)束,而這15分鐘內(nèi)的大部分事件,是在我國上空完成的。
專家解讀(飛船系統(tǒng)總設(shè)計師張柏楠):
這一切,都是通過安裝在飛船與目標(biāo)飛行器上的對接機構(gòu)來完成的。這是我國目前最復(fù)雜的空間機構(gòu),由上萬個零部件組成。這次的對接機構(gòu)是我國歷時十幾年完全自主研發(fā)的。天宮一號和神八飛船兩個高速飛行的飛行器的重量都很大,要精確對接上并完成密封,稍微刮擦都會影響飛行器姿態(tài),可能造成嚴(yán)重后果。
關(guān)節(jié)點四:組合飛行——通道建立
第一次對接完成后,天宮一號與神舟八號以組合體飛行模式飛行。在此期間,對組合體的控制通過天宮一號完成,神舟八號處于??繝顟B(tài)。組合體在軌飛行12天左右,將擇機進行第二次交會對接試驗。
專家解讀(空間站系統(tǒng)副總設(shè)計師徐小平):
兩個飛行器質(zhì)量不同,飛行中控制模式不同,它們的組合飛行肯定比一個飛行器單獨飛行難。飛船在對接完成后轉(zhuǎn)入??繝顟B(tài)以延長壽命,這時飛船的能源、大氣環(huán)境等由天宮提供支撐。組合體內(nèi)部環(huán)境的統(tǒng)一控制是未來載人空間站運行的重要技術(shù)。雖然因無人參與,這次試驗對大氣環(huán)境不進行驗證,但兩個飛行器之間的通道是否暢通至關(guān)重要。
關(guān)節(jié)點五:再度牽手——確認(rèn)交會對接技術(shù)
組合體飛行12天后,對接機構(gòu)解鎖,兩個飛行器分離,神舟八號飛船撤離至相距天宮一號目標(biāo)飛行器140米處停泊,按程序進行第二次交會對接,再次構(gòu)成組合體。
這一階段的目的是再次驗證交會對接技術(shù)及對接機構(gòu)等部件工作的可靠性與穩(wěn)定性。
專家解讀(飛船系統(tǒng)總指揮尚志):
兩個飛行器能不能正常分離,與能不能對接一樣重要。一旦無法分離,未來載人航天器上的航天員就可能面臨巨大風(fēng)險。因此我們設(shè)置了三種安全措施保證分離。二次對接的意義則在于確認(rèn)此項技術(shù)的可靠性,也是為未來的神九、神十載人打基礎(chǔ),這一做法有其合理性、經(jīng)濟性,但同時也存在風(fēng)險。
關(guān)節(jié)點六:飛船返回——神八完成使命
與天宮一號二次分離后,神舟飛船將由倒飛轉(zhuǎn)入正飛狀態(tài),進入后續(xù)的正常飛行與返回階段。期間會根據(jù)軌道運行參數(shù)情況做一次軌道維持,保證飛船返回的升交點能夠正常,以便于安全降落。
飛船返回再入大氣層后,將降落在內(nèi)蒙古主著陸場區(qū)。
至此,我國首次空間交會對接任務(wù)全部完成,神八飛船完成了它的歷史使命。
專家解讀(著陸場系統(tǒng)總設(shè)計師吳斌):
雖然這次交會對接任務(wù)是無人飛行,卻是為下一步進行有人交會對接做準(zhǔn)備的,所有八大系統(tǒng)均按有人狀態(tài)備戰(zhàn),著陸場系統(tǒng)也不例外。這次任務(wù)對搜索回收時間要求更加嚴(yán)格,返回艙正常返回著陸情況下,搜索回收要在兩個半小時之內(nèi)完成,彈道式返回到主著陸場擴大區(qū)時,必須在12個小時之內(nèi)完成搜索回收任務(wù)。(記者田兆運、李宣良、白瑞雪、王經(jīng)國、黎云參與采寫)
交會對接為何選在我國甘肅、陜西上空實現(xiàn)
新華社北京11月1日電(記者趙薇)1日5時58分,神舟八號飛船在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心點火升空。據(jù)介紹,神舟八號與天宮一號預(yù)計交會對接的時間是3日凌晨,屆時兩個飛行器正飛行在我國甘肅、陜西上空。
交會對接為何選擇在我國甘肅、陜西上空實現(xiàn)?據(jù)北京飛控中心總體室工程師陳翔介紹,甘肅、陜西兩地測站分布比較密集,屬于搭界弧段,可實現(xiàn)測控全可見。同時,甘陜兩地又處于天鏈01星和天鏈02星兩顆中繼衛(wèi)星的覆蓋地段,能夠保證神舟八號和天宮一號從相距140米的停泊點,到最終的靠攏鎖緊階段,整個過程都在我國觀測范圍內(nèi)。
陳翔說,測控全可見的意義在于,一旦出現(xiàn)緊急情況,能夠及時進行測控,第一時間進行處理,從而保證各類操控的可靠性。
由于軌道運行原因,第一次交會對接的整個過程正好處于夜間,即太陽光無法照射的陰影區(qū),肉眼很難看到,只能通過專業(yè)手段進行觀測。據(jù)介紹,預(yù)計第二次交會對接處于白天,其實現(xiàn)位置基本上也處于我國甘肅、陜西上空。