天宮上演太空芭蕾 天舟一號和天宮二號順利對接

2017-04-23 10:59?來源 綜合晨報

　　天宮上演太空芭蕾：2017年4月20日天舟一號發射成功，22日12時23分，天舟一號和天宮二號空間實驗室順利完成自動交會對接，高精度高難度的太空對接被稱為“太空芭蕾”。這是天宮二號自2016年9月15日發射入軌以來，首次與貨運飛船進行的交會對接。

　　完美對接 不需要事先“找平”

　　在科技人員精確控制下，天舟一號貨運飛船經多次變軌，于22日10時02分轉入自助控制狀態，以自主導引控制方式向天宮二號空間實驗室逐步靠近。

　　經北京航天飛行控制中心就對接準備狀態進行最終確認，天舟一號開始向天宮二號緩緩靠攏。12時16分，天舟一號與天宮二號對接環接觸，在按程序順利完成一系列技術動作后，對接機構鎖緊，兩個飛行器建立剛性連接，形成組合體。

　　到昨天，天宮二號在太空飛行已經200多天了，去年10月19日，搭載著航天員景海鵬、陳冬的神舟十一號，與天宮二號成功交會對接，形成組合體，兩位航天員在這個組合體里，整整駐留了30天，創造了中國航天員太空駐留時間的新紀錄。

　　我國首艘貨運飛船于20日晚在海南文昌發射場發射升空，開始執行為期5個多月的太空飛行任務。任務中，貨運飛船與天宮二號將實施三次交會對接，這在我國航天歷史上還是第一次。三次交會對接主要目的是驗證貨運飛船的能力、繞飛至前向對接技術及自主快速交會對接技術。

　　天舟一號的交會對接能力，比它的神舟飛船兄弟們已經有了質的飛躍，已經具備了360度相位差的交會對接能力，不同于以往神舟飛船和天宮目標飛行器在對接前要先費勁找平，本次天舟一號、天宮二號在飛行軌道的任意相位差條件下均可實現完美對接。

　　高速飛行 “大塊頭”溫柔擁抱堪稱太空芭蕾

　　如果把神舟八號載人飛船對接機構稱為第一代對接機構，那么天舟一號貨運飛船對接機構可稱為第二代產品，這次是第二代的首飛。

　　之前天宮與神舟的交會對接被媒體比喻為“在茫茫太空中穿針引線”，此次天舟一號身兼“太空加油”任務，對接精度更是提高一倍，保證不漏油。

　　不光要“對得上”，還要能“分得開”。就好像筆桿和筆帽的關系，筆帽卡太緊，有可能拔不下來。萬一出現這種狀況，對接機構的分離推桿力能克服故障狀態下的力，使航天器正常分離。

　　此前，神舟飛船和天宮飛行器都是8噸級的航天器，二者的交會對接已經是高難度動作。13噸級的“大塊頭”天舟一號以子彈飛行速度的8倍在軌飛行，要盡量溫柔地“擁抱”同樣高速飛行的天宮二號，難度可想而知。

　　而未來空間站建設中更將涉及8至180噸航天器各種方式的交會對接，要滿足這些“重量級”要求，升級對接機構成為必然選擇。更大型航天器的交會對接將會產生巨大的對接能量，對于對接機構的緩沖耗能能力提出了很高的要求。因此，中國航天科技集團設計團隊在第二代對接機構上增加了用于緩沖撞擊能量的可控阻尼器，既不影響其原捕獲性能，又實現了對接機構捕獲后的大噸位耗能需求。

　　高難動作 表演各種“太空芭蕾”

　　本次天舟一號新增加了星敏感器，將確保貨運飛船交會對接過程中姿態更加精準。由于貨運飛船發動機的配置數量、推力大小和神舟飛船都不一樣，所以本次交會對接，實際上是對現有技術實現的又一次驗證。同時，這次交會對接還有一個比較顯著的特點，就是新研的光學成像敏感器首次在陽照區開展工作，這要求敏感器等設備，在已經非常明亮刺眼的環境下找到標識目標，好比人們對著陽光看天上的景物，帶來的考驗比之前更難，這次試驗將檢驗我國交會對接“全天時”工作能力。

　　完成第一次交會對接不久，天舟一號和天宮二號將表演各種“太空芭蕾”，天宮二號轉體180度，天舟從天宮二號下方繞飛，同時轉體180度，加速趕到天宮一號前方，最終從“前”向與天宮二號進行了第二次交會對接。繞飛，是一種高難度的太空動作，需要飛行器進行多次變軌和姿態機動來完成。

　　在任務末期，科研人員還特別為天舟一號安排了一次“以快制勝”的交會對接試驗。同以往神舟飛船交會對接需要大約兩天時間相比，天舟一號將進行快速交會對接試驗，將驗證從入軌到交會對接成功僅需要大約6.5個小時的系列支撐技術。

　　一船多用 40臺設備進行13項實驗

　　天舟一號是一艘貨運飛船，然而它的功能卻不僅僅局限于貨物的運輸。此次天舟一號發射除了完成交會對接、為天宮二號空間實驗室補加燃料之外，它身上還攜帶了大量的實驗設備，在太空運行期間要進行多項實驗試驗。

　　此次天舟一號上總共搭載了40臺設備，要進行13項太空實驗試驗，真正做到了一船多用。

　　將要在天舟一號上進行的太空實驗，包括新型元器件在軌驗證，空間環境探測、力學環境測量，以及生命科學方面的實驗等涉及眾多領域。未來我國將要建設的空間站體積龐大，在太空運行過程中難免會受到太空碎片的撞擊。

　　此前，天宮二號空間實驗室里因為有航天員駐留，可以展開各種各樣的太空實驗。而這次天舟一號上并沒有航天員，并且飛船最終將隕落大海，這么種類繁多的太空實驗到底是如何進行的呢？設計師介紹，其實只要通過數據和影像的傳輸，科研人員在地面就可以全程監控實驗進展。

　　通過科研人員巧妙的設計，太空實驗設備可以裝在貨物艙內部，也可以懸掛在船體外側，這樣既提高了空間利用率，也最大程度滿足了不同試驗的需求。

　　此外，天舟一號還干了一件重要的事，就是建立了一套標準的實驗設備與飛船相連的接口。這就好比一個人有手機、平板電腦等多臺電子設備，如果它們的數據接口不相同，就需要許多的數據線，如果所有電子設備接口統一了，那么只需要一根線就可以統統搞定。據介紹，在此后的空間站建設中，也將借鑒此類做法。

編輯： yujeu