厉害!天舟一号完成自主快速交会对接 仅用6.5小时

天舟一号与天宫二号交会对接示意图。(图/视觉中国)

9月12日23时58分,当爱美的人早已睡去,爱玩人却在关注iPhone8手机发布会和突然惊爆出的某艺人的八卦新闻的时候。在我们头上几百公里的太空中却悄然地发生了咱们中国人的一件大事!天舟一号货运飞船顺利完成了与天宫二号空间实验室的自主快速交会对接试验!(环球时报)

>>成功

自主快速交会对接 天舟一号做到了!

9月12日23时58分,天舟一号货运飞船顺利完成了与天宫二号空间实验室的自主快速交会对接试验。

这是我国载人航天工程空间实验室飞行任务圆满成功后组织实施的系列拓展试验项目之一,旨在验证货运飞船的快速交会对接能力,进一步发挥任务的综合效益,为我国空间站工程后续研制建设奠定更加坚实的技术基础。

天舟一号是我国首艘货运飞船,4月20日从海南文昌发射。天宫二号是我国第一个真正意义上的太空实验室,去年中秋夜升空。

试验开始前,地面科技人员对天舟一号先后实施了4次轨道控制,保证天舟一号与天宫二号快速交会试验的初始轨道条件,完成了相关试验准备。

12日17时24分,地面判发指令,控制天舟一号转入自主快速交会对接模式,分远距离自主导引和近距离自主控制两个阶段实施。在远距离自主导引段,天舟一号自主导引至远距离导引终点;在近距离自主控制段,天舟一号在天宫二号的配合下,利用交会对接相关导航设备,完成与天宫二号交会。之后,天舟一号与天宫二号对接机构接触,完成对接试验,整个过程历时约6.5小时。

后续,天舟一号还将视情开展第三次、也是离轨前的最后一次推进剂在轨补加试验。(新华社)

资料图:2017年4月20日19时41分,海南文昌,我国自主研制的首艘货运飞船天舟一号发射升空。(图/视觉中国)

>>突破

整个对接过程仅仅耗时6.5个小时!

区别于我国以往空间交会对接,快速交会对接,顾名思义,核心和难点在“快速”,从发射到具备交会对接条件的时间短,从以天计缩短到了仅仅几个小时,此前从发射到交会对接,飞船需绕地球30多圈,而采用快速交会对接后仅需几圈。

从20世纪60年代至今,人类已经进行了上百次交会对接活动。我国于2011年~2016年分别实现了神舟八号、九号、十号与天宫一号,神舟十一号与天宫二号的交会对接任务。

中国成为了继美国、俄罗斯之后第三个独立掌握近地轨道交会对接技术的国家。

目前,2天~3天交会对接策略是地面向国际空间站运送航天员的主要方式,包括联盟飞船、航天飞机与国际空间站及神舟飞船均采用了此方式。

但从2012年起,俄罗斯科学家分别采用进步号货运飞船和联盟号载人飞船与国际空间站成功实施了7次快速交会对接试验,飞船从入轨到对接成功仅用时6个小时,快速交会对接也逐渐成为国际航天领域的“时尚”方式。

以往神舟飞船的交会对接从发射到具备交会对接条件需要大约2天时间,过程中还需要大量的人工参与。本次验证的快速交会对接,从入轨到对接成功仅需要几个小时,且以飞船的自主制导和控制为主。这基本上相当于乘坐高铁从北京到上海的时间,也就是说如果以后我们和航天员同时出发,我们坐高铁从北京到上海,我们还正在下火车的时候,航天员就已经在遥远的空间站里跟我们打招呼了。(环球时报)

资料图:2017年4月20日19时41分,海南文昌,我国自主研制的首艘货运飞船天舟一号发射升空。(图/视觉中国)

>>影响

这种“快速交会对接”有何意义?

从人的方面说,可以缩短航天员在飞船狭小空间中滞留的时间,减少航天员不必要的体力与精力付出,使载人太空飞行变得更加舒适、惬意。

从任务角度来说,快速交会对接还可保障科研用品,特别是生物制剂等无法经历长期运输的货品尽快送达空间站,这对某些试验可能是至关重要,甚至是决定性的。

从安全的角度来说,如果空间站等航天器突遇紧急情况,快速交会对接可以快速地对故障实施抢修与紧急救援等工作。“‘快速、可靠、舒服’也是我们载人交会对接任务的目标所在。”货运飞船副总设计师张强说。

此外,这次快速交会对接,飞船研制团队还突破了航天器自主导航测轨、定轨、自主快速制导等技术,将复杂的算法和远距离导引技术工程化,把原来远距离导引段需要地面干预的工作交由航天器的星上计算机自主进行。在飞船入轨后,所有的测定轨、制导律计算、控制实施策略等均由飞船自主计算,无需地面干预,几个小时就可以完成交会对接任务。就像无人驾驶汽车。(环球时报)

资料图:2017年4月17日,海南文昌,我国自主研发的首艘货运飞船天舟一号与长征七号遥二运载火箭等飞行产品于17日完成了总装测试等技术区各项工作,并在上午10点左右转运至发射区。(图/视觉中国)

>>背景资料:天舟一号

天舟一号货运飞船,由中国空间技术研究院(中国航天科技集团五院)研制的一款货运飞船,也是中国首个货运飞船。天舟一号的成功发射,将是我国载人航天工程“三步走”战略计划“第二步”的收官之作。

作为货运飞船,天舟一号的首要任务就是运输航天员所需的生活工作必需品,以及空间站所需的推进剂等。天舟一号在近地轨道上的运载能力为6.5吨左右,高于俄罗斯联邦航天局研制的进步号M型(2.5吨)以及日本宇宙航空研究开发机构的H-II运载飞船(6.0吨)。

但是,如果你认为天舟一号仅仅是“太空货物的搬运工”那就大错特错了,天舟一号还有以下几个非常重要的任务。

1.开展空间科学实验

天舟一号上总共搭载了40台设备,在独自飞行的三个月内,要进行13项太空试验。空间应用系统将在天舟一号上开展多项科学实验研究及技术验证试验,其中——

“非牛顿引力实验检验的关键技术验证”获得的试验结果将为我国“卫星重力测量”、“空间引力波探测”等空间计划提供重要支撑;

“主动隔振关键技术验证”将为空间站高微重力实验平台研制奠定技术基础;

“两相系统实验平台关键技术研究”将在欧空局相关项目之前实施,有望使我国在此领域率先获得科学成果和实验技术的突破;

“微重力对细胞增殖和分化影响研究”项目研究微重力等环境对干细胞增殖分化、生殖细胞分化及骨组织细胞结构功能的影响,成果有望应用于心脏、肝脏疾病的治疗、器官移植、生殖健康,以及预防和治疗骨质变化疾病等方面。

2.实现“太空加油”

天舟一号将与天宫二号将首次实施推进剂在轨补加。

“太空加油”看似简单,却是公认的世界性难题,目前掌握了在轨推进剂补加技术的国家仅有俄罗斯和美国,其中真正应用在轨加注的国家只有俄罗斯。另外欧空局、日本等国家也在这个领域进行着积极的探索,国际竞争非常激烈。

天舟一号作为我国全新设计的货运飞船,拥有两个独立设计的推进剂储箱,不仅为天宫二号携带一箱推进剂,用于自身控制的推进剂也可以进行“转让”,推进剂补加能力约为2吨。在飞行中将多次开展补加推进剂试验,熟练掌握和控制该项技术,为我国空间站的建立提供能源支持。

3.快速交会对接

在天舟一号上天前,我国掌握的交会对接技术需要耗时长达两天时间,天舟一号将首次使用自主交会对接技术,可以将以前的两天时间缩短为6个小时,大大减少了过程中的资源消耗,比如轨道资源等。也会进一步提高飞行器在轨飞行的可靠性以及航天员的舒适度,更大程度地保障未来空间站的安全。

值得一提的是,自主快速交会对接,需要超远程精确控制能力,比针尖对麦芒都困难。

4.主动离轨受控陨落

一般卫星完成使命后,随着推进剂消耗殆尽,卫星失去动力,运行轨道将会慢慢降低,直到落入大气层被烧毁,在这个过程中,会产生一部分轨道碎片(太空垃圾),有可能成为未来航天器的杀手。

天舟一号在降落的过程中,将全程经由地面飞行控制人员控制,主动离开既定轨道,坠落在预定的安全海域。天舟一号的受控降落,不仅减少了离轨过程中的不确定因素,而且还避免自身成为太空垃圾,可以为打造洁净安全的太空环境尽了自己最后的一份力。(澎湃新闻)

(综合新华社、环球时报、澎湃新闻)

责任编辑:曹少年 (FJ053)
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