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敢啃能啃硬骨頭 揭秘我國首次交會對接背後“難關”

發布時間:2022-07-28 10:04:00來源: 央視新聞客戶端

  空間交會(hui) 對接技術是一個(ge) 國家航天技術實力的集中體(ti) 現。7月24日,問天實驗艙與(yu) 天和核心艙組合體(ti) 交會(hui) 對接成功,曆時13小時。而今年6月5日,神舟十四號載人飛船與(yu) 天和核心艙對接,隻用了7小時。要知道,在11年前,神舟八號飛船第一次跟天宮一號交會(hui) 對接,曆時2天,約48小時。曆經11年,將交會(hui) 對接的速度提高了將近7倍,這是如何做到的?

  北京航天飛行控製中心問天實驗艙任務總師 鄒雪梅:這是我們(men) 首次實施大型艙段在軌的交會(hui) 對接,總的來說整個(ge) 交會(hui) 對接過程控製非常精準,完成得很圓滿。

  問天實驗艙與(yu) 天和核心艙組合體(ti) 的交會(hui) 對接,是我國兩(liang) 個(ge) 20噸級航天器首次在軌實現交會(hui) 對接,也是空間站有航天員在軌駐留期間首次進行空間交會(hui) 對接。

  北京航天飛行控製中心副總師 汪賽進:這次整個(ge) 對接持續時間相對較長,標稱的時間大概是13個(ge) 小時左右。主要原因是入軌之後,問天實驗艙跟組合體(ti) 相距大概是有6000多公裏。那麽(me) 在遠距離導引6次控製之前,就是整個(ge) 過程(問天實驗艙)在後麵追擊核心艙,那麽(me) 就要進行一些平台的測試工作。

  航天科技集團五院502所交會(hui) 對接首席專(zhuan) 家 解永春:問天實驗艙對於(yu) 實驗艙來講,它是首發的一個(ge) 航天器,我們(men) 根據它的性能,為(wei) 它適應性的做了一個(ge) 快速交會(hui) 對接的方案。所以我們(men) 現在問天的交會(hui) 對接方案是在神舟十四號,包括天舟四號,快速交會(hui) 對接的基礎上,又進一步進行了適應性的調整。

  解永春,航天科技集團五院502所空間交會(hui) 對接領域技術首席專(zhuan) 家。從(cong) 神舟八號我國第一次交會(hui) 對接至今,解永春都是交會(hui) 對接控製團隊的領頭人。

  空間交會(hui) 對接被形象地稱為(wei) “萬(wan) 裏穿針”,控製是核心。靠攏、接近、鎖緊,在任務完成階段的最後幾分鍾裏,呈現在世人麵前的交會(hui) 對接,看起來似乎很“簡單”,但看似簡單的操作背後,在萬(wan) 裏之外的太空要實現控製,每一個(ge) 環節都極其複雜。中國的交會(hui) 對接技術預研起步於(yu) 上世紀末。1999年,解永春在導師吳宏鑫指導下,和同事開始了交會(hui) 對接控製的理論研究。

  航天科技集團五院502所研發中心副主任 胡海霞:吳(宏鑫)院士經常教導我們(men) 敢啃硬骨頭、能坐冷板凳,這個(ge) 硬骨頭你比如說像當年我們(men) 花10年搞交會(hui) 對接,交會(hui) 對接技術就是個(ge) 硬骨頭。

  航天科技集團科技委顧問 吳宏鑫院士:敢不敢啃硬骨頭,也是你的意誌和對方向的認定的問題。你不敢啃硬骨頭,說明你自己心裏也不踏實。敢啃建立在什麽(me) 基礎上?我肯定能搞出來!當然可能不是一年兩(liang) 年,要坐十年冷板凳,十年,你要有這個(ge) 精神才行。

  “交會(hui) 對接”技術有很多難啃的硬骨頭,在這些硬骨頭中,控製參數的設計更是難中之難。神舟八號飛船和天宮一號目標飛行器對接,這是我國航天史上第一次空間交會(hui) 對接。可是,鮮為(wei) 人知的是,在任務前一天,解永春團隊的方案才獲得專(zhuan) 家評審通過。

  2011年年初,神舟八號交會(hui) 對接任務已經進入了倒計時。但恰在此時,隨著仿真試驗的進程,交會(hui) 對接控製係統的技術問題不斷暴露出來。在一次測試試驗中,飛船姿態控製出現了振蕩現象。

  航天科技集團五院502所研發中心副主任 胡海霞:在對接的時候,它是需要姿態和位置的誤差都很小,你才能對上,對吧?你姿態一直這麽(me) 抖,肯定是對你最後的對接精度(有影響),影響你的成敗。

  當時,飛船的控製參數純靠人的經驗手工進行調試,參數確定了之後,還得進行大量的打靶仿真。仿真試驗是航天器上天的通行證,打靶必須每次都通過,才能確保交會(hui) 對接萬(wan) 無一失。但當時,解永春帶領團隊在針對太空惡劣工況的打靶仿真中,做了近千次的試驗,始終有幾次通不過。

  飛船控製參數設計在理論和工程上都是難題,國內(nei) 外都沒有現成的解決(jue) 辦法,隻有自主創新,才能解決(jue) 問題。交會(hui) 對接技術研製過程中,吳宏鑫院士是技術指導專(zhuan) 家。吳院士鼓勵解永春把她博士論文中的“黃金分割係數”理論應用到飛船控製參數設計上。但眼看著離發射日期越來越近,解永春帶領的團隊打靶依然沒有過關(guan) ,上級領導把吳院士找來坐鎮指揮。

  航天科技集團科技委顧問 吳宏鑫院士:我私下裏讓我的一個(ge) 碩士生做了仿真,究竟問題出在哪裏。做完仿真我知道了,這個(ge) 理論方法是對的,沒錯,但她(解永春)做得不行。後來我就把解永春說了一通,我說你都不如我的一個(ge) 碩士生。

  航天科技集團五院502所交會(hui) 對接首席專(zhuan) 家 解永春:我就覺得其實是你不了解我,我怎麽(me) 會(hui) 不如她對吧?所以我就說非得要給你把這個(ge) 用上去看看。

  航天科技集團科技委顧問 吳宏鑫院士:解永春這個(ge) 人一有個(ge) 優(you) 點,不服輸、好強。你要說她不行,她絕不罷休。

  吳宏鑫對解永春性格的了解,起源於(yu) 她念博士期間。1994年,解永春有關(guan) 黃金分割理論的論文發表了,應用成果獲得了航天工業(ye) 部科技進步三等獎。以此為(wei) 基礎,解永春滿以為(wei) 畢業(ye) 沒問題了,沒想到被導師吳宏鑫澆了一盆冷水。

  航天科技集團科技委顧問 吳宏鑫院士:理論上沒過關(guan) ,要她證明(黃金分割係數的)穩定性,她沒證明出來。她自己覺得我這個(ge) 已經是又得了獎,而且做法又很好,怎麽(me) 不行?我說那不行,不能通過。(解永春)那時哭,瘦得不得了。屠善澄老先生(院士),他說老吳你就放她一馬吧,那我說不能放,這個(ge) 放了她是害了她一輩子,她必須要過關(guan) 。

  生性倔強的解永春哭著離開了導師家,但隨後四個(ge) 多月,她把自己關(guan) 在圖書(shu) 館裏日夜用功,終於(yu) 攻克了黃金分割係數的理論難關(guan) 。畢業(ye) 答辯通過的那一刻,瘦得隻剩80多斤的解永春笑得格外開心。

  博士畢業(ye) 17年後,神舟八號交會(hui) 對接前夕,吳宏鑫第二次用激將法逼自己的弟子再闖難關(guan) 。當時,離神舟八號第一次交會(hui) 對接隻有兩(liang) 天時間了。有領導提出,仿真試驗再不通過就換人。

  航天科技集團科技委顧問 吳宏鑫院士:我說不能換人,臨(lin) 陣換將是最大的忌諱,馬上就要上去對接了你這時候換人,開玩笑,換了人能比她強嘛。所以我說,我相信解永春是能夠做出來的,放心。我說做不出來我負責。

  航天科技集團五院502所交會(hui) 對接首席專(zhuan) 家 解永春:恰恰是在他狠狠批評我之後的那天晚上,我就想出了很好的辦法。

  2011年10月31日,就在神舟八號飛船發射的前一天,解永春的參數設計方案通過了專(zhuan) 家組評審。

  如今不僅(jin) 是神舟載人飛船,天舟貨運飛船、嫦娥五號甚至剛發射的問天實驗艙的交會(hui) 對接,控製參數設計都源於(yu) 神舟八號時打下的良好基礎。一個(ge) 嚴(yan) 厲的導師,一個(ge) 倔強的學生,交會(hui) 對接控製參數設計這塊硬骨頭,就這樣被啃下來了。使我磨難者,必使我強大,如今,解永春很感激導師當年對她的嚴(yan) 厲。

  航天科技集團科技委顧問 吳宏鑫院士:人有的時候是需要壓的。

  航天科技集團五院502所交會(hui) 對接首席專(zhuan) 家 解永春:我感覺確實是這樣,好像有一點像能級躍遷,要是不壓的話,你台階是上不來的。

  如今,交會(hui) 對接控製團隊把創新的發力點,又瞄向了未來航天器的智能自主對接。

  航天科技集團五院502所交會(hui) 對接首席專(zhuan) 家 解永春:未來我們(men) 通過這種人工智能的方式可以實現不需要航天員出艙就能完成的空間操作。

  航天科技集團五院空間站係統載人飛船副總設計師 胡軍(jun) :我們(men) 要打造一個(ge) 全自主的飛船,現在我們(men) 基本上能夠70%左右(自主),再努一把力,整個(ge) 從(cong) 發射到回來,全部自主,不需要地麵(來支持)。

  (總台央視記者 崔霞 李寧 吳天白 孫熙然 建明 李廈)

(責編: 李雨潼)

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