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天宫“倒立”等待对接神八 对接技术为我国独创

2011年11月01日08:40
来源:东南快报

  中国载人航天工程新闻发言人武平透露

  “神八”两天内实施对接

  昨天上午,天宫一号与神舟八号交会对接任务总指挥部在酒泉卫星发射中心举行新闻发布会,中国载人航天工程新闻发言人武平介绍,神舟八号飞船在发射升空后两天内,与天宫一号进行首次空间交会对接。

  武平说,神舟八号飞行主要任务是:发射神舟八号飞船,与天宫一号目标飞行器,进行我国首次航天器空间交会对接试验,突破和验证航天器自动交会对接技术;考核改进后的神舟飞船和长征二号F运载火箭的功能和性能,以及工程各系统间的协调性;验证组合体工作模式,并开展空间科学实验。神舟八号飞船不载人。

  按照计划,长征二号F遥八火箭点火发射后,飞行约584秒,船箭分离,飞船进入近地点约200公里、远地点约330公里的初始轨道,并在两天内完成与天宫一号目标飞行器交会对接。

  武平介绍,交会对接飞行过程分为远距离导引段、自主控制段、对接段、组合体飞行段和分离撤离段。

  远距离导引段自神舟八号飞船入轨后开始,在地面测控通信系统的导引下,神舟八号飞船经5次变轨,从初始轨道转移到与天宫一号目标飞行器共面的330公里的近圆轨道,在天宫一号目标飞行器后下方约52公里处,与其建立稳定的空空通信链路,开始自主导航。

  自主控制段经历寻的、接近和平移靠拢三个阶段,神舟八号飞船自主导航控制到与天宫一号目标飞行器接触,自主控制飞行过程约需两个半小时。

  对接段从对接机构接触开始,在15分钟内完成捕获、缓冲、拉近和锁紧四个过程,最终实现两航天器刚性连接,形成组合体。

  组合体飞行段由天宫一号目标飞行器负责组合体飞行控制,神舟八号飞船处于停靠状态。组合体飞行12天左右,将择机进行第二次交会对接试验。其主要过程为:对接机构解锁,两飞行器分离,神舟八号飞船撤离至相距天宫一号目标飞行器140米处停泊,按程序进行第二次交会对接,再次构成组合体。

  组合体继续飞行两天后,进入分离撤离段,两飞行器再次分离,飞船撤离至距目标飞行器5公里以外的安全距离,交会对接试验结束。

  “天宫”建立倒飞姿态等待对接

  武平昨天表示,天宫一号目标飞行器运行稳定,设备工作正常,满足交会对接任务要求。他介绍说,入轨后,为迎接神舟八号飞船发射,天宫一号目标飞行器主要开展了四项工作:

  一是天宫一号目标飞行器分别于飞行第4圈和13圈进行了变轨,进入到高度为354公里的近圆轨道。

  二是完成了平台在轨测试,测试结果表明,天宫一号平台各项功能和性能满足交会对接任务要求。

  三是开展了科学实验载荷在轨功能检查,各载荷设备状态正常。

  四是进行了天宫一号目标飞行器轨道控制和调相控制,现已转为倒飞状态,等待与神舟八号飞船的交会对接。

  “天宫”“神八”

  对接技术为我国独创

  载人航天工程总设计师周建平介绍,从总体方案上讲,我国的首次交会对接和国外当时的做法不一样。美国和前苏联当时用的都是飞船和飞船对接,看起来简单,但是飞行成本高。做三次交会对接,需要发射六次飞船。

  为了完成空间交会对接,我国研制了两个飞行器,一个叫“追踪飞行器”,用的是神舟飞船,另外一个是“目标飞行器”,就是天宫一号。研制目标飞行器这种做法和国外不同的是,既要完成现有任务,又兼顾未来发展和效益,这是中国独创。

  首先,飞船在轨时间都很短,所以完成一次交会对接需要两艘飞船。而天宫一号目标飞行器在轨可以飞行两年,其间计划安排三次交会对接任务。这样的话,要进行N次交会对接,发射N+1个航天器就行,而天宫一号和载人飞船的成本差不多,可以减少发射次数,降低成本。

  第二,天宫一号目标飞行器就是一个小型的长期在轨运行的轨道站或是空间实验室,麻雀虽小,五脏俱全。如果让飞船去做这件事情则是做不到的。

  此外,我国在研制过程中,也是把目标飞行器作为空间站技术验证的前奏。天宫一号目标飞行器采用了未来空间站要用的技术,比如控制技术和电源技术,都是我国以前从未使用过的。利用目标飞行器,可以去研制和验证空间站的平台技术、生命保障技术等。现在开始就验证空间站的一些关键技术,便于开展空间站方案研究,为未来空间站的研发打下一个比较好的基础。

  “神八”为完成对接进行大改进

  武平昨天表示,为了迎接交会对接任务,神舟八号飞船在前期飞船基础上进行了较大改进。

  “600多台套设备中,一半以上发生了技术状态变化。其中,新研设备约占15%。”武平说,改进主要集中在两个方面:一是为具备自动和手动交会对接功能,新增和改进了一些设备;二是为提高飞船的性能及安全性、可靠性,对部分系统进行改进,飞船具有与目标飞行器对接后停靠180天的能力。

  武平表示,通过这些改进和交会对接任务的飞行验证,将逐步形成标准配置、状态固化的载人飞船,为后续任务的组批投产奠定了基础。

  什么是交会对接?

  空间的两个航天器在同一时刻以同样的速度到达同一个地点的轨道控制过程及结果称作“轨道交会”。在空间将两个航天器对接起来形成一个航天器的事件称作“空间对接”。所谓“空间交会对接”是轨道交会和空间对接的总称。

  空间交会对接技术是建立空间站最基本最关键的技术,它与载人天地往返、出舱活动并称载人航天的三大基本技术。

  交会对接是怎样完成的?

  空间交会对接涉及两个飞行器,一个是目标飞行器,一个是追踪飞行器。

  空间交会与对接过程一般是由地面发射追踪飞行器,由地面控制,使它按比目标飞行器稍微低一点的圆轨道运行;接着,通过变轨,使其进入与目标航天器高度基本一致的轨道,并与目标航天器建立通信关系;追踪飞行器调整自己与目标飞行器的相对距离和姿态,向目标飞行器靠近;最后当两个飞行器的距离为零时,完成对接合拢操作,结束对接过程。

  交会对接有多难?

  两个重量极大的飞行器,在茫茫太空中以比子弹还快数倍的速度飞行,要完成无缝对接,难度好比百米之外“穿针引线”。交会过程中,如果轨道测量或计算稍有偏差,就可能失之毫厘,差之千里。

  交会,是让两个航天器在预定的时间同时到达一个指定的地点聚集。对接的技术相对来说更为复杂,要准确地调整高度、位置、相对速度以及两个航天器的姿态,靠近时相对速度极慢,速度快了就会产生碰撞。还要使两个航天器轴线基本上在一条直线上,如果轴线相差很大,也没法完成对接。

  链接

  “神八”返回将在内蒙古着陆

  昨天上午,中国载人航天工程新闻发言人武平介绍,神舟八号飞船返回的主着陆场位于内蒙古自治区苏尼特右旗以西的阿木古郎草原。

  天宫一号则会在2年后于人工控制下坠落在南太平洋无人区,不会返回。

  我国初步完成航天员乘组选拔

  武平昨天说,“神舟八号”虽然是无人飞行,但这次飞行将对未来的载人任务进行充分的技术验证和准备。按规划,2012年内将开展神舟九号、十号飞船与“天宫一号”目标飞行器的交会对接试验,其中至少有一次是载人飞行。

  她还透露,执行交会对接任务的航天员乘组已完成初步选拔,包括两名女航天员在内的乘组正在按计划开展交会对接任务训练,他们精神状态良好,训练的重点是手控交会对接技术。

(责任编辑:UN021)
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