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神八天宫对接分为8个步骤约需10分钟时间

2011年11月01日06:30新华网张建松我要评论(0)
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新华社上海11月1日电题:“太空之吻”有多难?--专家详解“神舟八号”与“天宫一号”对接技术

新华社记者张建松

118个传感器、5个控制器、上千个齿轮轴承、18个电机和电磁拖动机构、数以万计的零件和紧固件……呈现在记者眼前的两台银灰色圆柱状的精密复杂仪器,就是与“神舟八号”与“天宫一号”对接机构一模一样的试验鉴定件。

在“神舟八号”与“天宫一号”即将执行我国首次空间交会对接任务之际,新华社记者来到对接机构的研制单位--上海航天技术研究院805所,探访这两个航天器如何进行“太空之吻”?

对接结构在地面已进行1101次试验

在太空将两个航天器对接起来形成一个“组合航天器”的对接技术,是人类载人航天活动的一项关键技术。目前,世界载人航天领域使用的对接机构有两大类:一类是美国航天飞机的“异体同构周边”式对接机构,另一类是俄罗斯和欧空局ATV飞船上的“锥-杆”式对接机构。

“瞄准世界先进水平,我国对接机构采用了导向板内翻式的异体同构周边式构型,对接机构所有的仪器设备都安装在周边,中间留了直径800毫米的人孔通道,宇航员和货物就是从这个通道运送。”上海航天技术研究院研究员、交会对接大型地面试验系统原负责人陶建中介绍说。

陶建中说,对接机构在我国是一项全新技术,许多问题都是以前从未遇到的,其中最主要的技术难点有四个方面:一是如何保证两个飞行器相撞时“不撞坏、不弹开”,软硬适度;二是如何保证很多相互矛盾的动作(如推-拉、合-分等)组合在一起具有高可靠度;三是许多复杂的产品要协调安装于周边,中间留出人孔通道,如何实现系统集成;四是如何在地面充分试验、模拟天上微重力情况下的对接分离过程。

针对对接机构的技术难点,上海航天技术研究院805所的研制队伍进行了长达16年的科技攻关,在仿真先行、高可靠的设计技术、集成技术和地面模拟等关键技术上,一一取得了突破,目前已成功申报20多项专利。对接机构在“上天”之前,已经在地面上进行1101次对接试验、647次分离试验。

对接分为8个步骤约需十分钟时间

两个航天器在太空的交会和对接是两个不同过程。

陶建中介绍,当“神舟八号”和“天宫一号”在同一时刻以同样的速度到达同一个地点顺利交会,两个飞行器的速度、位置、姿态、偏差等11个参数满足对接的初始条件后,飞行器就将停止控制,让它们根据惯性进行碰撞,整个对接过程一共大约需要十分钟时间。

对接过程分为8个步骤:

第一步是“相撞”。在惯性作用下,8吨重的“神舟八号”与8.6吨重的“天宫一号”以每秒0.2米左右的速度进行相撞,当“神舟八号”上的主动对接机构碰撞上“天宫一号”上的被动对接机构,对接过程正式开始。

第二步是“捕获”。当“神舟八号”主动对接机构上的对接环,接到失衡传感器发出对接指令信号后,6根滚珠丝杆就会向外推出200多毫米,对接环上安装的3对捕获锁,撞到“天宫一号”被动对接机构相对应的卡板器,就会被牢牢卡住。

第三步是“缓冲”。“神舟八号”对接环受到撞击后,将会通过一套传动机构,联向对接机构上的摩擦自动器和电磁阻尼器,分别吸收纵向和横向的撞击能量,进行缓冲。碰撞、捕获、缓冲三个步骤共需要大约60秒时间。

第四步是“校正”。当“神舟八号”成功捕获“天宫一号”并实施缓冲后,“神舟八号”对接环的6根滚珠丝杆继续往外推至300毫米,同时对两个航天器的姿态、位置和偏差等进行强行校准,校准时间约需80秒。

第五步是“拉近”。校准后,“神舟八号”对接环的6根滚珠丝杆缓缓收缩,将两个飞行器“拉近”,这一过程约需240秒。

第六步是“拉紧”。“神舟八号”和“天宫一号”的对接面上,分别安装了6组共12把对接锁,每把对接锁的拉力达3吨。当两个飞行器被拉近后,两个对接面的12把对接锁一一相扣。

第七步是“密封”。两个飞行器拉紧后,对接机构上的驱动电机将带动钢丝绳系统,将两个连接器面上的密封圈压缩,保持密封。

第八步是“刚性连接”。通过对接锁使两个连接器贴合,实现“刚性连接”,将两个航天器组合成一体。拉紧、密封和刚性连接共需220秒。

连接后的“组合航天器”由“天宫一号”控制

据陶建中介绍,“神舟八号”和“天宫一号”实现刚性连接后,将通过制动控制系统,接通两个航天器的电气液路通道,进行信息和能源并网。“神舟八号”上的航天员和货物通过直径800毫米的人孔通道进入“天宫一号”。连接后的“组合航天器”由天宫一号控制,“神舟八号”处于停靠状态,但如果出现故障,“神舟八号”则可以立即进行“替补”。

在联合飞行任务结束后,或在紧急状态下,实现两个飞行器的安全分离也至关重要。根据程序设计,“神舟八号”和“天宫一号”的对接锁可自动分离,一旦出现故障,宇航员可手动分离,将两个对接机构掰开;此外,还可以采用火工品将对接机构炸开,实行强行分离。(完)

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