中新网北京5月30日电 题:“和舟共济”:天舟二号与天和核心舱上演“太空之吻”
作者 郭超凯 薛英民
5月30日5时01分,在成功发射约8小时后,天舟二号货运飞船与中国空间站天和核心舱完成了全自主快速交会对接,在太空再次上演“浪漫之吻”。
空间交会对接是载人航天活动的三大基本技术之一,是实现空间站和空间运输系统的装配、回收、补给、维修、航天员交换及营救等在轨服务的先决条件,复杂度高、精准度高、自主性要求高、安全性要求高。为掌握这项技术,中国航天人前赴后继奋斗了近30年。
“万里穿针”神技再现
天舟二号与天和核心舱的交会对接是中国在轨进行的第2次快速交会对接,“万里穿针”技术再现太空。与2017年天舟一号与天宫二号的交会对接相比,此次交会对接又实现了新的技术升级。
相较天舟一号,天舟二号增加了“全相位全自主交会对接方案”。中国航天 科技 集团五院专家解释道,“全相位”就是无论目标飞行器在入轨时和空间站的相对位置有1/4圈、半圈,哪怕整圈,“天舟”都能以最快速度或者在规定时间点实现对接,而不用专门根据空间站的位置来选择飞船发射时间,真正实现了全天候发射。
“全自主”就是从飞船入轨到交会对接成功,全程不需要人工干预,船上控制器自主规划完成。天舟一号在远距离段需要人工辅助把飞船引导到距离天宫二号一定的位置,然后由飞船自主完成近距离交会对接。而天舟二号则增加了远距离自主导引,飞船可以利用北斗导航的位置信息来实现远距离的全自主导航计算及其制导与控制。
换言之,以后天舟货运飞船造访空间站,这一过程中人只负责监视,整个交会和对接过程由“天舟”完全自主完成。
自控、手控两相宜
手控交会对接和自动交会对接是空间交会对接系统的“左右手”,互为备份,是系统可靠性的重要保障。因此神舟载人飞船从研制之初就按照不同的逻辑分别为两套系统设计了相对独立的系统。
尽管天舟二号是货运飞船,但也装备了手控系统,在货运飞船与空间站交会对接的最后平移靠拢段,手控是重要的控制手段之一,具备支持空间站内航天员进行手控遥操作实现前向或后向的交会对接或撤退撤离的能力。
一旦自动交会对接模式故障时,控制系统可以转为手控遥操作模式,空间站上的航天员可以通过“遥操作”,以遥控的方式“驾驶”飞船,实现货运飞船规避空间站或安全、准确地与空间站对接。
为保证系统整体可靠性,天舟货运飞船的自控与手控系统间通过设计不同的信息接口实现了相互故障隔离,但必要时又可以实现可靠的模式切换。
近三十年磨一剑
为了早日建成中国人自己的空间站,在中国载人航天工程立项前,中国航天 科技 集团五院502所科研人员就瞄准空间站建设必须的交会对接技术开始攻关。
至2011年11月,神舟八号成功完成了与天宫一号的两次自动交会对接。2012年6月,神舟九号在航天员刘旺的操控下与天宫一号成功实现手控交会对接,标志着中国突破相对导航、制导、控制和交会对接相对测量敏感器等一系列关键技术,成为世界上第3个独立掌握交会对接的国家。
2016年,作为交会对接的一项必要相关技术,在神舟十号任务中验证了绕飞技术。2017年,天舟一号和天宫二号快速交会对接在轨试验圆满成功,使中国成为世界上第3个掌握近地快速交会对接的国家。
之后,研发团队用几年时间在自主性、可靠性等多方面对交会对接技术进行完善,至天舟二号与天和核心舱对接,502所三代研发人员已经前赴后继奋斗了近30年。
随着天舟二号和天和核心舱首次“太空牵手”成功,中国的空间交会对接技术也迎来了新的 历史 阶段。(完)
作为一个伪航天迷,本人还是对中国空间站比较了解的,中国空间站小名叫做天宫号,实际上这已经是我国的第三个太空实验室了。前两个太空实验室分别是天宫一号和天宫二号,目前我国的太空实验室科技已经趋于成熟,不久将会拥有自己的空间站了。
1、我国空间站的建造历史:
天和号核心舱是我国的第三个空间站,也是我国第一个准备是宇航员长期驻扎的空间站。我国的前两个空间站分别是天宫一号和天宫二号,实际上,天宫一号并不能算作是一个合格的空间站,天宫一号只不过是一个实验品,使用寿命两年,最终在轨道上运行了四年坠毁于太平洋。当时我们的科技还并不是很完善,天宫一号实际上在两年左右就已经失联了,最后坠落的时候也是完全不受控制的。天宫二号才是我国真正意义上的第一个空间站,我国甚至派了两名宇航员在上面生活了30天,并且进行了大量的宇宙空间实验,为我国的天河号核心舱创造了良好的基础。
2、航空领域的重要性:
航空领域对科学研究非常重要,航空领域的发展与对宇宙的探索,是对一个国家综合实力评估的硬标准,在几十年之前俄美两国就疯狂地在航空领域进行科技攀比,其中美国近几年在太空实验室中完成了很多合金金属金属的铸造,这些在宇宙实验室中生产出的金属为美国的航空医学军工等领域做出了突出的贡献。所以航空科技是一个国家必须要走的路,目前随着国际空间站接近报废,我国的空间站有可能成为在宇宙中唯一的一个空间站。
3、我国为什么要创造自己的空间站?
因为国际空间站当时是由16个国家出资兴建的,由于我国当时并没有受到邀请,所以我国的宇航员无法登陆国际空间站。这样一来我国一直在被技术封锁,导致宇宙方面的知识十分匮乏。但是今年就不一样了随着国际空间站的退役,我国空间站成为宇宙中唯一的空间站,要知道俄罗斯人使用宇宙飞船向,宇宙中输送宇航员一次费用是十亿美元,随着我国空间站的建成,目前美国已经表示愿意向中国提供国际空间站的技术作为入场券,可见我国的中国空间站是多么的珍贵。
中国太空空间站的建设,对于一个国家无疑具有重大的战略意义。不仅会直接带动整个航天科技产业链相关的科学技术进步,还将为有朝一日人类能移民外太空积累科学基础。更现实的意义,还在于可以利用稀缺的空间资源进行太空探索和前沿科学研究。
空间站中将安装1000多套设备,所支持的学科领域包括空间生命科学与生物技术、微重力流体物理、空间材料科学、微重力基础物理等。空间站的低重力、真空、超净环境可以冶炼地球上无法冶炼的高性能合金,可以生产性能更优越的半导体晶体。
只要能证明空间技术有利可图,市场经济就可以为航天提供更大的推进力。在提高地球上人类的生命健康水平上,航天空间研究也大有可为。
中国空间站的建成将为中国科研的发展提供新的创新载体,助力中国科研技术水平的整体创新提升,也将造福人类。以前,中国的科研人员此前并没有机会进行如此级别和深度的太空探究,而“天宫”空间站将为中国的科研人员插上“梦想的翅膀”。
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