太空上演“夢(mèng)天之吻” 再秀神技“萬(wàn)里穿針”
中青報(bào)·中青網(wǎng)記者 邱晨輝
“太空之吻”再次上演。這一次的主角是剛剛飛向太空的夢(mèng)天實(shí)驗(yàn)艙,以及中國(guó)空間站組合體。
北京時(shí)間10月31日15時(shí)37分,夢(mèng)天實(shí)驗(yàn)艙搭乘長(zhǎng)征五號(hào)B遙四運(yùn)載火箭,在我國(guó)文昌航天發(fā)射場(chǎng)成功發(fā)射。這是中國(guó)空間站第三個(gè)艙段,也是第二個(gè)科學(xué)實(shí)驗(yàn)艙。
約13個(gè)小時(shí)后,即11月1日4時(shí)27分,在數(shù)百公里外的太空,夢(mèng)天實(shí)驗(yàn)艙與中國(guó)空間站組合體大秀“萬(wàn)里穿針”神技,成功對(duì)接于天和核心艙前向端口——“夢(mèng)天”“天和”成功實(shí)現(xiàn)“夢(mèng)天之吻” ,標(biāo)志著我國(guó)空間站在軌建造任務(wù)又邁出了堅(jiān)實(shí)一步。
據(jù)中國(guó)航天科技集團(tuán)五院502所空間站實(shí)驗(yàn)艙主任設(shè)計(jì)師宋明超介紹,這次夢(mèng)天實(shí)驗(yàn)艙與3個(gè)月前發(fā)射的問(wèn)天實(shí)驗(yàn)艙個(gè)頭差不多,但交會(huì)對(duì)接過(guò)程卻是“難”上加“難”。
他告訴記者,夢(mèng)天實(shí)驗(yàn)艙入軌后,太陽(yáng)與軌道夾角較大,太陽(yáng)帆板發(fā)電能力弱,能源緊缺,如果不能在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)完成交會(huì)對(duì)接,就需要中斷自主交會(huì)對(duì)接過(guò)程,緊急調(diào)整“夢(mèng)天”的姿態(tài),使其連續(xù)對(duì)日定向來(lái)保證能源的供應(yīng)。
“夢(mèng)天之吻”的第二個(gè)“難”在于,“問(wèn)天”交會(huì)對(duì)接時(shí),空間站組合體是只有天和核心艙一個(gè)艙段的對(duì)稱構(gòu)型,“夢(mèng)天”交會(huì)對(duì)接時(shí),空間站組合體是“L”字形的非對(duì)稱構(gòu)型,這大大增加了空間站在軌姿態(tài)控制的難度。
宋明超說(shuō),“L”構(gòu)型的組合體質(zhì)心發(fā)生了較大的橫向偏移,增加了軌道控制和姿態(tài)控制之間的關(guān)聯(lián),組合體自身控制難度加大,再加上“夢(mèng)天”接近組合體時(shí)需要開(kāi)啟反推發(fā)動(dòng)機(jī)減速,發(fā)動(dòng)機(jī)的羽流會(huì)干擾組合體的姿態(tài),此時(shí)實(shí)現(xiàn)“夢(mèng)天之吻”變得更難。
此次成功駕馭空間站組合體和夢(mèng)天實(shí)驗(yàn)艙完成“夢(mèng)天之吻”的幕后利器,是由中國(guó)航天科技集團(tuán)五院502所研制的制導(dǎo)導(dǎo)航與控制(GNC)系統(tǒng)。交會(huì)對(duì)接過(guò)程中,GNC系統(tǒng)精準(zhǔn)識(shí)別實(shí)驗(yàn)艙和組合體的相對(duì)距離及相對(duì)姿態(tài),通過(guò)一點(diǎn)點(diǎn)接近,最終實(shí)現(xiàn)了高精度交會(huì)對(duì)接。
“夢(mèng)天”“問(wèn)天”和“天舟”盡管都是“天”字輩,但是它們的“太空之吻”各有特點(diǎn)。
宋明超介紹,由于“夢(mèng)天”和“問(wèn)天”的使命任務(wù)更相近,“夢(mèng)天”采取和“問(wèn)天”同樣的快速交會(huì)對(duì)接方案,即半自主交會(huì)對(duì)接。這和“天舟”的全相位全自主快速交會(huì)對(duì)接不同,全自主的方案更智能,半自主的方案更靈活。
同為快速交會(huì)對(duì)接,“夢(mèng)天”的交會(huì)對(duì)接時(shí)長(zhǎng),為何比“天舟”多出幾個(gè)小時(shí)?
宋明超表示,和“問(wèn)天”一樣,“夢(mèng)天”在啟動(dòng)6.5小時(shí)快速交會(huì)對(duì)接前,需要對(duì)自身狀態(tài)、姿態(tài)和相對(duì)位置等進(jìn)行確認(rèn),完成準(zhǔn)備工作后,“夢(mèng)天”才開(kāi)始正式向天和核心艙進(jìn)發(fā),實(shí)現(xiàn)交會(huì)對(duì)接。
此外,和“問(wèn)天”交會(huì)對(duì)接之后斷電不同,夢(mèng)天實(shí)驗(yàn)艙由于很快就要實(shí)施轉(zhuǎn)位操作,完成交會(huì)對(duì)接后,GNC系統(tǒng)控制器將在不斷電的情況下靜候下一步操作。
“‘夢(mèng)天’的順利交會(huì)對(duì)接,再一次證明了中國(guó)交會(huì)對(duì)接技術(shù)的可靠性。每一次成功的背后都是科研人員的默默奉獻(xiàn)和嚴(yán)慎細(xì)實(shí)的珍貴成果,但每次成功都只能代表過(guò)去,就像‘夢(mèng)天’的交會(huì)對(duì)接不可能是‘問(wèn)天’任務(wù)的簡(jiǎn)單復(fù)制,依然需要如臨深淵如履薄冰,該有的預(yù)案一個(gè)不能少,該有的準(zhǔn)備一項(xiàng)不能落。”宋明超說(shuō)。
后續(xù),我國(guó)將按計(jì)劃實(shí)施夢(mèng)天實(shí)驗(yàn)艙轉(zhuǎn)位,夢(mèng)天實(shí)驗(yàn)艙將與天和核心艙、問(wèn)天實(shí)驗(yàn)艙形成空間站“T”字基本構(gòu)型組合體。宋明超很期待,不久之后,中國(guó)空間站基本構(gòu)型就將亮相太空。
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