解密天宫二号和神舟十一号交会对接全过程

我国第一个真正意义上的空间实验室“天宫二号”的成功发射,标志着我国迈向空间站时代。在成功发射后,昨天“天宫二号”先后完成了两次轨道控制。

9月16日凌晨2点45分,天宫二号空间实验室进行了首次圆化轨道控制。当天下午4点58分59秒,天宫二号再次点火调整,进入380公里的预定轨道,目前状态一切正常。

交会对接:必须找得到imga4173166bf5942407272349

达到380公里的预定轨道并没有结束,因为等下个月神舟十一号发射前,天宫二号还将进入高度为393公里的对接轨道等待与神州十一号的交会对接。

航天器的交会对接,第一步就是要让两个飞行器在彼此距离相隔上万公里的太空能互相找到,这可不是一件容易的事。

航天科技集团五院载人航天总体部系统工程研究室副主任 王为:交会的话就是指这两个航天器接触之前,它们慢慢的接近的这样一个过程,要用这个准确点就是说,要求它同一时间,两个航天器在同一时间到达轨道上同一个位置,而且是要一个近似相同的速度。

如果说天宫二号是太空的一个太空旅馆的话,那么神舟飞船就是运送旅客的交通工具。神舟飞船要想将旅客安全送到旅馆,首先要找到天宫二号的位置。在这个过程中,要靠天上和地面多双眼睛的帮忙。

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  航天科技集团五院载人航天总体部系统工程研究室副主任 王为:交会对接比较远的时候,因为两个航天器说白了,它们自己还不能互相看见自己,所以这个时候,我们就靠地面来进行测量,另外咱们国家也有了中继卫星,可以从高处来测量两个飞行器的轨道。

在这个你追我赶的过程中,两个飞行器不仅要找到对方,还要控制住自己的速度,因为在太空,两个航天器承受不了一个热烈的拥抱。

航天科技集团五院神舟十一号飞船总设计师 张柏楠:实际上在飞船发射进入轨道的时候,距离它要对接的目标(天宫二号)大概得有上万公里,在这么远的距离上,不仅仅是追上,还要保证相对的速度非常非常小。如果速度非常大的话,轻的把两个飞行器给撞跑了,重的就有可能撞坏了。

飞船入轨后,地面人员将根据两个飞行器轨道的偏差来控制飞船变轨,经过若干次修正之后,飞船将一点一点接近天宫,直到相距约50公里的位置。

航天科技集团五院神舟十一号飞船总设计师 张柏楠:50公里是一个进入到就像高速公里的入口似的,到50公里的时候,(神舟十一号)飞船就能够看到(天宫二号)目标飞行器了。

神舟飞船经过2天的飞行,最终与天宫相见,接下来它们就要进行对接了,而这个过程需要两个航天器自主完成。所以它们需要不断地确认位置关系,调整自己的姿态和速度,做到步调一致才行。

航天科技集团五院载人航天总体部系统工程研究室副主任 王为:所以这个时候就要靠追踪飞行器(神舟十一号)上,它探测的一些相对测量的敏感器去搜索目标飞行器(天宫二号),捕获以后建立两个飞行器之间相对的这个测量关系。然后在追踪飞行器得到这些测量信息以后,通过它上面的计算机去自主的,在天上自主的计算,自主的控制,就是完全自动的去接近,然后最终实现这个接触对接。

神舟十一号在与天宫二号接近的过程中,可以说是步步为营,每走一步就要停下来,以确保每一步都走得正确无误,直到最终准确地和天宫成功牵手。

交会对接:必须对得准

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  完成交会任务完后,天宫二号和神舟十一号就要进入第二个过程:对接。所谓对接,简单来讲就像火车车厢之间的挂钩连接。

航天器之间的对接,也需要这样的过程,但是这个过程要更复杂、更有难度。要保证两个重达8吨多的飞行器严丝合缝地对接到一起,对精度有着非常高的要求。

航天科技集团五院载人航天总体部系统工程研究室副主任 王为:其实交会的话,我们可以把它比喻成一个射击的过程。首先第一个你得看得准,你如果眼睛视力不好,看不到靶心的话,那肯定是打不准的,另外一个就是,你这个瞄准还有扣动扳机的过程,就控制过程要控的准,手不能抖,你手一抖就打偏了。

在对接的过程中,两个航天器的相对速度要从之前的每秒7.8公里降到每秒0.2米,神舟十一号飞船上有一个像手一样的捕获装置,它会先伸出手来把天宫二号紧紧抓住。

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  航天科技集团五院空间站系统总设计师 杨宏:我们要靠飞船上的这个交会对接的测量敏感设备,来主动地捕获到(天宫二号)目标飞行器,然后再进行一系列逼近的这些操作,逐渐逐渐地来靠近,靠近到什么程度呢,两个飞行器要对接到一起,相当于说,一个插头上的插针要插到另外一方的插口当中,要这么高的一个精度。

要保证两个重达8吨多的飞行器高精度地完成对接,就如同靶场射击,对精度有着极高的要求。天宫和神舟飞船上的对接机构中,小到指甲大小的齿轮和针头大小的接口,都要严丝合缝对在一起。

航天科技集团五院载人航天总体部系统工程研究室副主任 王为:两个飞行器从茫茫太空中几万公里,把它控到一块儿,就像这个大海找沙子,或者说这个多少公里以外,穿过一个针孔。

顺利完成对接之后,天宫二号空间实验室和神舟十一号飞船合二为一,形成了一个整体,开始在太空中的连体飞行。

交会对接:必须飞得稳

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  当天宫二号与神舟十一号飞船牵手成功之后,它们就成为一个太空中的小家庭,一同开始这趟太空之旅了。这时,天宫二号就成了这个新组建家庭的主心骨,它掌握着所有的控制权。

成为主心骨的天宫二号从此担起家里的重担,从飞行器的供电管理、姿态和轨道的控制,到地面的通讯全都由它说了算。

航天科技集团五院载人航天总体部系统工程研究室副主任 王为:整个连接过程,不光是对接机构上的这个结构上的连接,还有这个舱内环境,供电,信息,要实现连通,才能真正成为真正意义上的一个组合的飞行器。

未来,空间站将是一个多舱段组合在一起的飞行器,不断会有实验舱来进行相互之间的对接。那么多个独立飞行器组合到一起,不能单打独斗,必须有一个管理员来维持秩序。

航天科技集团五院载人航天总体部系统工程研究室副主任 王为:航天员要通过载人船要上到空间站上面来,然后回来之后要通过载人船回去。经常需要交会对接来进行这个人员的运送。(另外)货物通过交会对接到空间站上边来,把一些垃圾带走,就这个过程中交会对接也是扮演了一个非常重要的角色。

王为介绍,在完成空间实验室任务之后,下一阶段就要进入我国载人航天工程的第三步,开始建造空间站了。而交会对接,也将会成为空间站建设过程中的常态核心技术之一。

(本文来源:央视网)

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