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神八天宫将有两次对接分离 边说“情话”边接近

2011年11月01日16:18
作者:胡晓晶

  来源:新民晚报

新华社
新华社/图

  随着今天凌晨5时58分神舟八号成功发射升空,我国首次空间飞行器交会对接任务正式进入倒计时。

  作为承担我国载人航天工程任务的主要单位之一,上海航天技术研究院承担了神舟八号对接机构分系统、电源分系统、推进舱结构与总装、测控通信子系统以及总体电路分系统相关设备的研制工作。据该院“神八”总体项目副主任设计师樊萍介绍,“神八”相比“神七”,新增了两大技术难点和看点:一是无人自动交会对接,二是能分能合的组合体运行。有趣的是,天宫一号和神舟八号的对接恰如一对初恋的情人,一边互相说着悄悄话,一边轻轻拥抱在一起。

  对接口直径80厘米

  由上海航天承担的对接机构分系统从方案论证到正样研制,至今已经历时12年。“十年磨一剑”,在其中千个小部件当中,最关键的部位就是对接机构机械组件。“神八”和“天宫”的对接口有多大?据透露,这是个直径80厘米的圆形洞口,待未来载人对接时,可容我国航天员平躺着飘过。

  据悉,中国造的对接机构借鉴了俄罗斯的联盟号载人飞船,都是异体同构周边式的对接机构,这是一种国际上目前公认的最好模式。相比俄罗斯进步号货运飞船的锥-杆式对接模式,虽然设计难度更大、对接精度要求更高,但对以后航天员通过及转移更安全。

  对接不能太快太慢

  “天宫”与“神八”交会对接,前提条件是两个飞行器处于同一轴线。在对接过程中,“神八”与“天宫”将共同体验地面导引段、自动寻的段、最后逼近段以及对接合龙段。尤其在最后逼近段,从几公里“贴近”到几米,通过姿态调整等动作,需要一个多小时;而最终要实现对接合龙,得做完捕获—缓冲—拉近—密封四部曲,大概要15分钟。特别是在捕获—缓冲这个阶段,两个飞行器的速度都在7.9公里/秒的第一宇宙速度运行,对接时的相对速度则严格限定在了0.2米/秒左右,对接时如果太快就会撞上,太慢又有可能“关不上门”。

  而只有当“天宫”与“神八”按照预定速度准确交会,并接触捕获后,缓冲了相互碰撞的能量,再实施拉近—密封,两个飞行器的对接框贴合到一起,多个均匀分布在对接框上的对接锁立马扣住锁紧,严丝合缝达到密封程度。

  两次对接两次分离

  按照既定设计,神八和天宫预计在11月3日实施交会对接,且在半个月内择机交会对接2次,这意味着两个飞行器并非一直“手拉手”,而是还要“分开走”。

  按照设计,对接锁落下后对接框并非一次性“钉”死,因为在对接四部曲完成后,还要择机分离,所以在对接框上还装有力道不小的分离弹簧,在对接锁解锁后可以把之前压紧的对接框弹开。

  同时,由于“天宫”与“神八”都在以第一宇宙速度飞行,而且都身处太空零重力状态,所以分离时也不轻松,一要防侧撞,二要防碰擦。通过飞行器上发动机的不同用力,“天宫”和“神八”得分开几百米远后再进行第二次交会对接。

  合体变长是否易折

  俗话说:“树高易折。”从单体到合体,“天宫”和“神八”对接后的总身长约18米多。合体后的“天宫+神八”,是否会因变长了易折?是否会因此更容易被空间垃圾撞到?

  对此,专家解释说,变长、变重后,目标飞行器和飞船的总体质心也起了变化,在对接通道的压力控制、组合体的姿态和轨道控制方面,的确还是中国航天技术遇到的新情况。对此,在对接框里加了对接锁,能让整体的刚性强度更强;同时,飞行器外部包裹的多层特殊材料“软布”,也能有效“缓释”太空微小粒子的碰撞能量。

  在完成两次交会对接后,两者最终将从相聚而被“隔离”到相距5公里外的安全距离。届时,天宫一号将“抬腿”升轨到约370公里以上轨道,并计划在太空运行约2年;神八返回舱则将从340公里的对接轨道“返航”,最后神八钟罩形的返回舱将落地于内蒙古的主着陆场。

  “天宫”“神八”有交流

  “天宫”在前跑,“神八”在后追,追到了拉拉手,小聚之后再小别在“神八”和“天宫”的“有情追跑”中,彼此之间说不说话?据悉,尽管天宫一号由于不载人所以语音设备少,但这并不妨碍它和“神八”之间的对话。

  一方面,此次新增了由上海航天研制的“空空通信”系统,即在空间交会过程中地面指令先给“神八”,由“神八”“说”给天宫,再由“天宫”“回话”给“神八”,最后“神八”回传给地面。

  此外,“神七”飞天靠的是地面测控站、远望号测量船等“陆海基(基地)”测控网,而此次“神八”除了之前的这些测控点,还首次新增了天链一号01星和02星两颗中继卫星的通讯应用,实现了“陆海天基”四处的360°全方位、无死角监控网。

  在人类航天的历史上,自上世纪60年代以来,只有美俄掌握了相关技术,总共实现空间交会对接300多次。后天待“神八”与“天宫”成功对接,中国将成为全球第三个掌握空间交会对接技术的国家。(本报记者 胡晓晶)

(责任编辑:王健)
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