与轴向对接相比 , 径向交会对接难度更大 。 首先在于持续控制姿态和轨道“难” 。 轴向交会对接 , 可以有200米的“稳定保持点” , 即使发动机不工作 , 飞船也能较长时间保持稳定的姿态和轨道 。 而径向交会没有稳定的中途停泊点 , 需要持续对飞船的姿态和轨道进行控制 , 推进剂消耗大 , 故障处置难 。
其次 , 姿态和相对位置确定“难” 。 神舟载人飞船配有敏感器 , 如同飞船的眼睛 , 可以通过观察星星和预设的标志点 , 来确定自己的飞行姿态、与空间站的相对姿态相对位置等 。 但由于在径向交会过程中 , 飞船需由平飞转竖飞 , 大范围的姿态机动 , 对“眼睛”提出了更高要求 。
第三 , 是航天员手控交会模式“难” 。 径向交会对接过程中 , 基本失去了地球这个最熟悉的参照基准 , 测控条件变差 , 且相对动力学运动特性与轴向交会不同 , 这给手控交会模式下航天员的操作增加了难度 。 因此 , 此次径向交会对接整个过程 , 是在制导导航与控制(GNC)系统指挥下 , 飞船智能自主完成的 。
为确保平稳顺利实现径向交会对接 , 八院805所对接机构分系统通过全面分析对接工况 , 在增加可控阻尼器的基础上 , 还配合总体完成任务规划 , 开展了31个工况的捕获缓冲试验 , 仅单项极偏差工况就达到24次 , 可有效消除对接机构与多构型、变吨位、大偏心对接目标的捕获、缓冲、连接适应性风险 。
【上天入海|“太空之吻”背后的深情】首次成功实现径向交会对接 , 使径向和轴向交会都成为中国空间站载人飞船正常的交会方式 , 未来 , 将会在空间站载人交会对接任务中交替使用 。
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确保每一次“太空之吻”完美亮相
太空交会对接 , 是世界航天领域内公认的最复杂、最难攻关的技术 。 八院805所自1995年开始启动对接机构的研制 。 在没有任何参考的情况下 , 数千次的试验、数以万计的数据积累……一群满怀梦想与深情的航天人 , 枕戈待旦、埋头苦干了16年 。
2011年 , 我国自主研制对接机构完美实现了“太空初吻” 。 神舟八号飞船与天宫一号目标飞行器实现轴向对接 , 我国首次实现无人空间交会对接 , 成为世界上第三个独立掌握空间交会对接技术的国家 。
我国空间站实施建造以来 , 八院805所研制的对接机构已成功助力4艘飞船实施与天和核心舱的5次精准对接 , 每一次“太空之吻”的细节各有不同、亮点纷呈 。
第一次:2021年5月29日 , 天舟二号货运飞船成功发射 , 6.5小时后成功对接于后向对接口 , 完成了我国空间站的首次对接任务 。
第二次:2021年6月17日 , 神舟十二号作为我国空间站的首艘载人飞船 , 与核心舱前向对接口成功对接 , 三名航天员穿过对接机构进驻到空间站 。
第三次:2021年9月18日 , 天舟二号“快递小哥”通过180度绕飞 , 顺利从后向对接口转移至前向对接口 , 并再一次实现精准对接 , 进一步验证了对接机构具备在轨多次可靠对接的能力 。
第四次:2021年9月20日 , 天舟三号货运飞船成功对接于核心舱后向对接口 。
第五次:2021年10月16日 , 神舟十三号载人飞船成功对接于核心舱径向对接口 , 首次实现径向交会对接 。
据悉 , 按照后续空间站建造及运营规划 , 八院对接机构团队每年至少要生产交付5套对接机构 。 目前 , 八院通过部组件产品化、测试项目通用化以及发射场流程优化等方式 , 有效提高了生产、总装、测试、试验效率 , 确保每一次“太空之吻”的完美亮相 。
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