中國載人航天專家解析首次空間交會對接四大難點

　　首次交會對接 解碼四大難點

　　浩瀚太空，渺如沙礫的兩個航天器，即將在距地球343公里高度，進行妙到毫巔的交會對接。

　　誰來幫助神舟八號追上天宮一號？能否實現(xiàn)近距離自主交會？能否精準對接，再順利分離？載人航天工程專家為我們解析交會對接四大精彩看點，同時也是具備高風(fēng)險的四大難點。

　　遠距離導(dǎo)引能否幫助神舟八號追上天宮一號

　　據(jù)介紹，交會對接中的交會過程分為地面遠距離導(dǎo)引交會和航天器自主導(dǎo)引交會兩個階段。

　　其中，第一個看點是交會的第一階段——地面遠距離導(dǎo)引交會：神舟八號在預(yù)定時刻到達距天宮一號后下方52公里處的遠距離交會過程，由地面測控系統(tǒng)來完成導(dǎo)引控制。地面遠距離導(dǎo)引能否使神舟八號順利在預(yù)定時間抵達這個位置，決定著下一步自主交會對接是否按計劃進行。

　　“神舟八號發(fā)射升空以后，要進行的5次遠距離導(dǎo)引控制，都是要保證在神舟八號轉(zhuǎn)入自主導(dǎo)引的時刻，它的位置正好經(jīng)過天宮一號的后下方52公里處�！北本┖教祜w控中心副主任麻永平說。

　　載人航天工程總設(shè)計師周建平說，神舟八號要在預(yù)定時間到達預(yù)定地點，要保持絕對準確，對地面測控系統(tǒng)而言，難度很大。以前只需控制單個航天器，現(xiàn)在要同時控制兩個，而且兩個飛行器的位置相互關(guān)聯(lián)、相互制約，這對地面測控精度提出很高要求。比如，神舟八號與天宮一號要嚴格處在一個軌道面上，才能保證后續(xù)的交會對接是在同一個準確的軌道面上。

　　“遠距離導(dǎo)引控制帶來的控制頻度之密，控制精度要求之高，前所未有�！甭橛榔秸f，兩個航天器均以每秒7.8公里的速度高速飛行，要準確控制這兩個高速動態(tài)飛行器的相對位置和相對高度，就好比在太空中打兩個“移動靶”。

　　當(dāng)神舟八號準確到達天宮一號后下方52公里處，相對速度也滿足要求，同時天宮一號和神舟八號上的對接機構(gòu)相應(yīng)都正常時，就轉(zhuǎn)入自主導(dǎo)引控制，也就是前面的天宮一號保持對接姿態(tài)繼續(xù)飛行，神舟八號則開始自主導(dǎo)引逐漸接近它。

　　神舟八號能否實現(xiàn)近距離自主交會

　　第二個看點是航天器近距離自主導(dǎo)引交會：從相距52公里處，神舟八號開始利用飛行器上的測量設(shè)備，比如微波雷達、激光雷達等，獲得和天宮一號的相對距離和相對姿態(tài)等信息，由神舟八號自己生成控制參數(shù)，根據(jù)預(yù)先設(shè)計好的程序計算出飛船繼續(xù)前進的軌跡和速度，逐漸逼近天宮一號。

　　當(dāng)飛船距離天宮一號只有100多米時，交會進入平移靠攏階段。這時候飛船仍然自己導(dǎo)航，利用可視化設(shè)備來測量相對位置等信息，不斷逼近天宮一號。直到兩個飛行器上的對接機構(gòu)彼此乍一接觸但尚未捕獲時，交會過程就完成，將轉(zhuǎn)入對接過程。

　　為什么需要航天器近距離自主交會？載人航天工程測控通信系統(tǒng)總設(shè)計師錢衛(wèi)平說，由于地面航天測控網(wǎng)的距離、分布等因素，在近距離時難以滿足飛行器交會的要求，只能依靠航天器自主導(dǎo)引。這在國內(nèi)還是第一次，因此也帶來了巨大挑戰(zhàn)。

　　對飛行器而言，天上并沒有路軌，是一個自由空間，各個方向都可能出現(xiàn)偏差。要使神舟八號和天宮一號對接機構(gòu)能夠順利捕獲，誤差必須保持在十幾厘米范圍內(nèi)，這種飛行器導(dǎo)航精度，對飛行的安全性、天地協(xié)同的時效性，都提出了非常高的要求。

　　為了解決難題，神舟八號上裝備了現(xiàn)代化的測量手段，距離的測量精度能達到厘米級。

　　麻永平說，從神舟八號自主接近天宮一號起，一共有5公里、400米、140米和30米四個停泊點，都要相對于天宮一號“停泊”數(shù)分鐘，讓地面測控系統(tǒng)監(jiān)視判斷兩個航天器狀態(tài)，是否適合繼續(xù)進行交會對接。其中最重要的是在距天宮一號140米和30米時，判斷確定飛船的對接狀態(tài)是否已經(jīng)就緒，如果一切正常，則繼續(xù)進行交會對接。

　　在最后的平移靠攏段，為了保持精度，飛船上的平移發(fā)動機可以使其平移或上下運動，正推和反推發(fā)動機也可以控制兩個飛行器飛行的相對速度。

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