太空上演“夢天之吻” 再秀神技“萬裏穿針”
無垠宇宙中,“太空之吻”再次上演。這一次的主角是剛剛飛向太空的夢天實驗艙,以及中國空間站組合體(ti) 。
北京時間10月31日15時37分,夢天實驗艙搭乘長征五號B遙四運載火箭,在我國文昌航天發射場成功發射。這是中國空間站第三個(ge) 艙段,也是第二個(ge) 科學實驗艙。
約13個(ge) 小時後,專(zhuan) 屬於(yu) 航天的浪漫時刻來了。11月1日4時27分,夢天實驗艙大秀“萬(wan) 裏穿針”神技,成功對接於(yu) 中國空間站天和核心艙前向端口——此刻,“夢天”“天和”實現“夢天之吻”,標誌著我國空間站在軌建造任務又邁出了堅實一步。
中國航天科技集團五院502所空間站實驗艙主任設計師宋明超介紹,這次夢天實驗艙與(yu) 3個(ge) 月前發射的問天實驗艙個(ge) 頭差不多,但交會(hui) 對接的過程卻是“難上加難”。
交會(hui) 對接,是指兩(liang) 個(ge) 航天器在空間軌道上,會(hui) 合並在結構上連成一個(ge) 整體(ti) ,這是載人航天活動的三大基本技術之一,是實現空間站和空間運輸係統的裝配、回收、補給、維修、航天員交換及營救等在軌服務的先決(jue) 條件,複雜度高、精準度高、自主性要求高、安全性要求高,其難度被形象地稱為(wei) “萬(wan) 裏穿針”。
宋明超告訴記者,夢天實驗艙入軌後,太陽與(yu) 軌道夾角較大,太陽帆板發電能力弱,能源緊缺,如果不能在規定的時間內(nei) 完成交會(hui) 對接,就需要中斷自主交會(hui) 對接過程,緊急調整“夢天”的姿態,使其連續對日定向來保證能源的供應。
“夢天之吻”的第二個(ge) “難”在於(yu) ,“問天”交會(hui) 對接時,空間站組合體(ti) 是隻有天和核心艙一個(ge) 艙段的對稱構型,“夢天”交會(hui) 對接時,空間站組合體(ti) 是“L”字形的非對稱構型,這大大增加了空間站在軌姿態控製的難度。
宋明超說,“L”構型的組合體(ti) 質心發生了較大的橫向偏移,增加了軌道控製和姿態控製之間的關(guan) 聯,組合體(ti) 自身控製難度加大,再加上“夢天”接近組合體(ti) 時需要開啟反推發動機減速,發動機的羽流會(hui) 幹擾組合體(ti) 的姿態,此時實現“夢天之吻”變得更難。
此次成功駕馭空間站組合體(ti) 和夢天實驗艙完成“夢天之吻”的“幕後利器”,是由中國航天科技集團五院502所研製的製導導航與(yu) 控製(GNC)係統。
問天實驗艙GNC分係統副主任設計師宋曉光說,為(wei) 成功上演“太空之吻”,設計團隊為(wei) “夢天”特別定製交會(hui) 對接任務故障預案,並開展大量的預演預判和試驗驗證工作。交會(hui) 對接過程中,GNC係統精準識別實驗艙和組合體(ti) 的相對距離及相對姿態,通過一點點接近,最終實現了高精度交會(hui) 對接。
“夢天”“問天”和“天舟”盡管都是“天”字輩,但是它們(men) 的“太空之吻”各有特點。宋明超介紹,由於(yu) “夢天”和“問天”的使命任務更相近,“夢天”采取和“問天”同樣的快速交會(hui) 對接方案,即半自主交會(hui) 對接。這和“天舟”的全相位全自主快速交會(hui) 對接不同,全自主的方案更智能,半自主的方案更靈活。
同為(wei) 快速交會(hui) 對接,“夢天”的交會(hui) 對接時長為(wei) 何比“天舟”多出幾個(ge) 小時?宋明超表示,和“問天”一樣,“夢天”在啟動6.5小時快速交會(hui) 對接前,需要對自身狀態、姿態和相對位置等進行確認,完成準備工作後,“夢天”才開始正式向天和核心艙進發,實現交會(hui) 對接。
此外,和“問天”交會(hui) 對接之後斷電不同,夢天實驗艙由於(yu) 很快就要實施轉位操作,完成交會(hui) 對接後,GNC係統控製器將在不斷電的情況下靜候下一步操作。
“‘夢天’的順利交會(hui) 對接,再一次證明了中國交會(hui) 對接技術的可靠性。每一次成功的背後都是科研人員的默默奉獻和嚴(yan) 慎細實的珍貴成果,但每次成功都隻能代表過去,就像‘夢天’的交會(hui) 對接不可能是‘問天’任務的簡單複製,依然需要如臨(lin) 深淵如履薄冰,該有的預案一個(ge) 不能少,該有的準備一項不能落。”宋明超說。
後續,將按計劃實施夢天實驗艙轉位,夢天實驗艙將與(yu) 天和核心艙、問天實驗艙形成空間站“T”字基本構型組合體(ti) 。宋明超很期待,中國空間站基本構型不久之後亮相太空。
本報北京11月1日電
中青報·中青網記者 邱晨輝 來源:中國青年報
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