10月19日,神舟十一號(hào)飛船與天宮二號(hào)空間實(shí)驗(yàn)室與地球軌道上自動(dòng)交會(huì)對(duì)接成功。這是我國(guó)神舟系列飛船與天宮系列空間實(shí)驗(yàn)室第七次實(shí)現(xiàn)交會(huì)對(duì)接,也是自9月15日天宮二號(hào)發(fā)射入軌后與神舟系列飛船的第一次“攜手”。
(神舟十一號(hào)與天宮二號(hào)交會(huì)對(duì)接)
自俄羅斯和美國(guó)之后,我國(guó)已經(jīng)成為世界上第三個(gè)完整掌握空間交會(huì)對(duì)接技術(shù)的國(guó)家。這項(xiàng)技術(shù)突破使國(guó)人矚目,令世界震驚;依靠這項(xiàng)技術(shù),航天員能夠在“天宮”里長(zhǎng)時(shí)間工作生活,為國(guó)家在世界航天競(jìng)爭(zhēng)中占據(jù)一席之地。
交會(huì)對(duì)接技術(shù)為什么如此重要?
交會(huì),指多個(gè)航天器在軌道上按預(yù)定的位置和時(shí)間相會(huì)。這是實(shí)現(xiàn)航天器對(duì)接的前提,也可以實(shí)現(xiàn)對(duì)空間目標(biāo)的攔截,能在未來空間作戰(zhàn)中實(shí)現(xiàn)敵對(duì)衛(wèi)星捕獲,具有國(guó)防意義。
對(duì)接,指兩個(gè)航天器在交會(huì)后連成一體。在交會(huì)對(duì)接完成之后,載人飛船和空間站能夠進(jìn)行人員替換、相互補(bǔ)給,實(shí)現(xiàn)在軌維修、燃料加注,還可以在星際航行中組成組合體飛行器,從而完成更多探測(cè)任務(wù)。
(國(guó)際空間站)
正因?yàn)樵诤教炱餮a(bǔ)給、維修、深空探測(cè)等方面的重大意義,交會(huì)對(duì)接技術(shù)被列為載人航天活動(dòng)的三大基本技術(shù)之一。這項(xiàng)技術(shù)將在未來的天地交通中頻繁應(yīng)用。
交會(huì)對(duì)接技術(shù)到底有多難以實(shí)現(xiàn)?
在國(guó)外載人航天活動(dòng)的早期,航天器之間的交會(huì)對(duì)接成功率并不高;歷史上美國(guó)和俄羅斯(蘇聯(lián))共進(jìn)行過200多次空間交會(huì)對(duì)接,總共失敗達(dá)17次之多。
1997年俄羅斯“進(jìn)步M3-4”飛船與“和平”號(hào)空間站交會(huì)對(duì)接失敗相撞,使“和平”號(hào)空間站“光譜”號(hào)艙被迫關(guān)閉,部分氧氣泄漏,動(dòng)力系統(tǒng)也部分損壞,險(xiǎn)些釀成災(zāi)難性后果。
(“和平”號(hào)空間站)
自1966年美國(guó)第一次實(shí)現(xiàn)航天器交會(huì)對(duì)接以來,世界上除中國(guó)外僅有4個(gè)國(guó)家和地區(qū)在地球軌道上完成過交會(huì)對(duì)接,而日本與歐洲的交會(huì)對(duì)接依賴美俄技術(shù)。在中國(guó)之前,真正掌握空間交會(huì)對(duì)接技術(shù)的僅有美俄兩國(guó),而能獨(dú)立研制對(duì)接結(jié)構(gòu)的僅有俄羅斯一國(guó)(美國(guó)從俄羅斯采購(gòu)該結(jié)構(gòu))。
1995年,我國(guó)選擇自主研發(fā)對(duì)接結(jié)構(gòu),依賴自己的設(shè)計(jì)、研制走上交會(huì)對(duì)接的攻關(guān)之路。1999年,我國(guó)第一套對(duì)接機(jī)構(gòu)原理樣機(jī)誕生,此后又在此基礎(chǔ)上發(fā)展出各類空間對(duì)接試驗(yàn)設(shè)備。
(天宮一號(hào)模型)
為實(shí)現(xiàn)航天器對(duì)接,對(duì)接機(jī)構(gòu)總裝團(tuán)隊(duì)歷時(shí)數(shù)年,突破技術(shù)難關(guān),經(jīng)過1101次地面對(duì)接試驗(yàn),647次分離試驗(yàn),并拿出9套正樣產(chǎn)品、備份產(chǎn)品。這些產(chǎn)品是未來“天神”成功對(duì)接的物質(zhì)基礎(chǔ)。
神舟、天宮如何在天際攜手而行?
為實(shí)現(xiàn)航天器之間的交會(huì)對(duì)接,航天員與地面人員需要共同協(xié)作,分步完成。本次神舟十一號(hào)與天宮二號(hào)的交會(huì)對(duì)接過程分如下四步:
第一步:挑選發(fā)射時(shí)機(jī),使航天器進(jìn)入同一軌道面。
為確保神舟十一號(hào)發(fā)射后與天宮二號(hào)處于同一軌道面上,工程師們將飛船發(fā)射時(shí)間定為10月17日前后。結(jié)合氣候、空間環(huán)境等因素,早晨7時(shí)30分,神舟十一號(hào)飛船搭乘長(zhǎng)征二號(hào)FY11運(yùn)載火箭騰空而起,景海鵬和陳冬兩名航天員進(jìn)入太空。在此過程中,工程師們通過各測(cè)控中心與中繼站的遙測(cè)監(jiān)控,控制神舟十一號(hào)進(jìn)入到比天宮二號(hào)稍低的圓形軌道運(yùn)動(dòng)。
(長(zhǎng)征二號(hào)FY11運(yùn)載火箭發(fā)射)
第二步:確定追蹤航天器與目標(biāo)位置,實(shí)行變軌。
在神舟十一號(hào)飛船進(jìn)入預(yù)定軌道后,軌道工程師通過導(dǎo)航衛(wèi)星準(zhǔn)確定位飛船位置,再通過霍曼變軌的相應(yīng)測(cè)算,對(duì)神舟十一號(hào)飛船施加合適推力使其變軌。為保證精確,神舟十一號(hào)飛船進(jìn)行了五次變軌,最終進(jìn)入高度為393公里的天宮二號(hào)軌道,并與天宮二號(hào)建立通信關(guān)系。
第三步:追蹤航天器調(diào)整自身姿態(tài),逼近目標(biāo)。
在軌道上,神舟十一號(hào)與天宮二號(hào)保持著比子彈快8倍的高速。而為了驗(yàn)證空間站建造技術(shù),本次采取的對(duì)接模式更接近飛行器停泊到空間站。神舟十一號(hào)于19日1時(shí)11分轉(zhuǎn)入自主控制狀態(tài),以自主導(dǎo)引方式接近天宮二號(hào);2時(shí)21分,神舟十一號(hào)飛船到達(dá)相對(duì)距離5公里的位置,點(diǎn)火飛向天宮。
(神舟十一號(hào)發(fā)射全過程)
第四步:追蹤航天器調(diào)整速度,交會(huì)對(duì)接。
在靠近天宮二號(hào)的過程中,神舟十一號(hào)經(jīng)歷了四次停泊——從相對(duì)距離5公里的位置,到相距400米飛船對(duì)接機(jī)構(gòu)推出,再到120米確定位置姿態(tài),再到30米內(nèi)以0.2米每秒的速度緩慢靠攏。3時(shí)24分,神舟十一號(hào)與天宮二號(hào)對(duì)接環(huán)接觸,在按程序順利完成一系列技術(shù)動(dòng)作后,于3時(shí)31分鎖緊對(duì)接機(jī)構(gòu),兩個(gè)飛行器建立剛性連接,形成組合體,對(duì)接完成。
(微波雷達(dá)團(tuán)隊(duì)為交會(huì)對(duì)接做準(zhǔn)備)
為保障神舟十一號(hào)與天宮二號(hào)對(duì)接任務(wù)的順利完成,三顆天鏈一號(hào)衛(wèi)星作為中繼衛(wèi)星接力跟蹤,北京、西安等各地測(cè)控中心嚴(yán)格監(jiān)控,眾多工程師與科研人員星夜無眠,在此感謝他們的辛勤付出。
對(duì)接成功后,我們要做哪些事?
早在1992年,我國(guó)就確立了以建立空間站為目標(biāo)的航天計(jì)劃。這一計(jì)劃分三步,第一步是載人飛船階段,目標(biāo)是將航天員送入太空,正常運(yùn)行若干天,并成功返回。
(天宮二號(hào)空間實(shí)驗(yàn)室)
第二步是空間實(shí)驗(yàn)室階段。天宮一號(hào)被運(yùn)往太空主要為了完成交會(huì)對(duì)接任務(wù);而天宮二號(hào)不僅如此,還將進(jìn)行14項(xiàng)科研項(xiàng)目,涉及微重力基礎(chǔ)物理、空間材料科學(xué)、空間生命科學(xué)等八個(gè)領(lǐng)域。
(兩名航天員于天宮二號(hào)空間實(shí)驗(yàn)室內(nèi))
本次神舟十一號(hào)載人飛船將進(jìn)行4項(xiàng)在軌試驗(yàn)項(xiàng)目,并將與天宮二號(hào)空間實(shí)驗(yàn)室作為組合體、完成30天中期駐留任務(wù)。完成組合體飛行后,兩位航天員將隨神舟十一號(hào)撤離天宮二號(hào),返回地球,天宮二號(hào)也將轉(zhuǎn)入獨(dú)立運(yùn)行模式。
在不遠(yuǎn)的將來,天舟一號(hào)貨運(yùn)飛船將與天宮二號(hào)對(duì)接,開展推進(jìn)劑補(bǔ)加試驗(yàn)。2020年前我國(guó)將初步完成空間站建設(shè),我國(guó)的載人航天事業(yè)也將邁入第三步——一個(gè)應(yīng)用發(fā)展的新階段。
太空中的穿針引線“交會(huì)對(duì)接”
圖文簡(jiǎn)介
自俄羅斯和美國(guó)之后,我國(guó)已經(jīng)成為世界上第三個(gè)完整掌握空間交會(huì)對(duì)接技術(shù)......
- 來源: 科普融合創(chuàng)作與傳播
- 上傳時(shí)間:2016-11-17