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天宫神八今晚二次对接 地面曾试验分离647次

2011年11月14日04:08西安日报社我要评论(0)
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天宫神八今晚二次对接 地面曾试验分离647次

“神舟八号”与“天宫一号”携手遨游太空已近两周,按计划,它们将在今晚短暂分离后二次对接,两个大家伙的“太空再吻”将面临强光干扰等更多考验。

天宫一号与神舟八号北京时间11月3日的第一次空间交会对接完成得几乎分秒不差。今天它们又将迎来第一次太空分离、第二次太空交会对接任务。“相聚时难别亦难”,它们将如何在太空“相离再聚”呢?

拥吻方式

“再吻”讲究大 相拥先转身

在二次交会对接前,神舟八号与天宫一号的组合体要重新进行转向180度,转回天宫在前、飞船在后的运行状态。那么,为何不直接以原有姿态,即飞船在前、天宫在后的姿态进行分离和二次对接呢?

据北京航天飞行控制中心副总工程师李剑介绍,神舟八号与天宫一号进行首次交会对接时,二者转入组合体状态后,组合体调头,天宫在后、飞船在前继续在轨运行。这种位置安排是考虑到天宫一号负责整个组合体的运行,其发动机装在后面,因而天宫一号处于后方,对接后发动机点火可进行轨道维持,这也是正常的组合体运行状态。李剑解释说,选择这样的方式,主要考虑光照条件并保持与第一次对接姿态一致。

而二次交会对接前飞船的分离形态,与二次交会对接后飞船最终撤离天宫的方式也不相同。二次交会对接前,组合体进行180度调头,飞船正飞分开。而最终撤离返回的时候,组合体不再调头,飞船采取倒飞撤离,即直接从前面撤离。

幕后团队

对接机构研制团队平均年龄30多岁

上海航天技术研究院研究对接机构长达16年,早期的预研小组只有6人,随着事业的召唤,一批又一批年轻人陆续加入到对接机构的研制队伍中来。如今,上海航天技术研究院509所、149厂对接机构的设计、试验、生产、工艺等100多人的研制团队,平均年龄仅30多岁。

上海航天技术研究院509所对接机构研究室共有56人,平均年龄33岁,30岁以下的年轻人占了“半壁江山”,38岁的邵济明担任对接机构研究室主任,他手下的一批主管设计师都是出校门不久的30多岁的年轻人。

“随着我国航天事业的快速发展,我国航天人才队伍已形成了完整的年龄梯队,各个层次的骨干都有人才保障。每天,看着这些朝气蓬勃的年轻人在为我国航天事业拼搏奋斗,兢兢业业地工作,我的心里充满了无限欣慰。”72岁的陶建中说。

三大难点

天神“再吻”不是容易事

北京航天飞行控制中心副主任麻永平介绍说,第二次对接将在阳照区进行,对在光照条件下的交会对接来说,依然充满着风险和挑战,主要体现在三个方面:

一是第二次交会对接在阳照区进行,由于杂光干扰强烈,对测量设备敏感器的测量精度和相对导航的可靠性均造成较大的影响,对交会对接的可靠实施带来了一定的风险。

二是由于组合体第一次实施分离控制时,有一系列的机械动作,组合体能否按计划精确地完成分离,是完成二次对接的关键所在。在这个环节,我们制定了一系列的应急预案和措施,保证在异常情况下也能有效分离。

三是组合体分离时,在机械力的作用下,两个航天器逐渐远离,由于作用力的不平衡性,可能会出现较大的姿态扰动,对正常撤离产生一定的影响。如何控制好两个目标的相对姿态,保持好相对导航,也是二次对接任务的重点之一。

分离细节

4个“弹簧”将它们轻轻推开

据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,“神舟八号”与“天宫一号”成功交会对接以后,两个航天器组合体的连接主要依靠对接面上12把对接锁,每把对接锁的拉力3吨,共36吨,这12把对接锁由两组对接锁系电机驱动。

“当‘神舟八号’与‘天宫一号’组合体的对接机构控制器接到分离指令后,对接锁系就将执行分离指令,实施解锁动作,时间需要3-4分钟;对接锁解开后,将通过对接面上4个被压缩的弹簧推杆的弹簧力,将两个8吨多重的航天器轻轻推开。”陶建中说,“这个弹簧力并不大,只有几百牛顿,相当于几十公斤。两个航天器被推开后,将保持一定姿态,缓缓分离,直至准备执行第二次交会对接任务。”在浩瀚无垠太空,让两个交会对接的航天器组合体成功分离,是保证宇航员安全返回地球的前提。上海航天技术研究院在对接结构设计中,采取了多种“冗余”措施以确保航天器组合体分离,如果自动分离不成功,还可以采取手动分离或火工品分离。

全新挑战

“撤离” “强光”都是首次遇到

二次交会对接进行在即,第二次交会对接与第一次交会对接有何不同?难度何在?北京飞控中心副总师李剑接受新华社记者专访,对二次交会对接新特点进行解读。

“首次交会对接进行得非常顺利,精度很高。”李剑说,“现在组合体的飞行状态是天宫在后,飞船在前,飞船处于倒飞状态。在二次对接的时候,天宫一号首先要调180度姿态,转头朝后,飞船正飞。这个状态与第一次对接的时候是一样的。”

据李剑介绍,二次交会对接与一次的不同主要有两点,一是飞船要先进行撤离;二是对接在光照区进行。撤离,是一个全新的环节。“首次对接成功后,两个飞行器进行了锁紧。现在就要打开这个锁,通过两个对接机构上的分离推杆,把两个飞行器推开。二者以一定的速度分开,分开之后,在观察具备二次对接条件后,再对上去。”李剑说。另一与首次交会对接的不同在于,对接的光照条件不一样。首次交会对接是在阴影区进行,而二次则是在光照区。相对导航测量设备受到强光干扰,可能会产生一些状况,对交会对接的稳定性也是极大的挑战。

仿真试验

在地面已“练习”分离647次

交会对接是航天领域中一项技术复杂、规模庞大、变量参数多的控制技术,为了得到一个高度可靠并且有容错和诊断功能的系统,在地面进行仿真模拟试验是一个有效途径。

目前,我国太空对接的地面模拟技术已跻身世界一流。由上海航天技术研究院牵头,汇集国内多家单位研制开发的空间对接机构缓冲试验台、综合试验台、整机特性测试台、热真空试验台四个大型试验设备,能完整地将航天器在太空对接分离的每一步模拟出来。

“‘神舟八号’和‘天宫一号’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。”陶建中说,“我国第一次太空交会对接任务完成得十分完美精确,所有步骤均按设计状态进行,没有一处差错,没有动用一个预案。”11月1日,“神舟八号”和“天宫一号”在太空相撞后相互“捕获”的时间为1.045秒。为了验证我国太空对接的地面模拟技术,上海航天技术研究院509所模拟了当时的太空条件,进行了对接机构相互“捕获”试验,结果模拟的“捕获”时间为1.042秒,地面模拟和真实太空之间仅相差0.003秒。

“‘神舟八号’和‘天宫一号’在太空交会对接的全过程为7分29秒,我们地面模拟时间为7分28秒,相差仅1秒,当初我们预计要10分钟,是因为多算了‘强制校准’这一步时间。结果这两个航天器在太空对接得十分精准,根本不需要强制校准。”陶建中说。

新闻链接

神八计划17日返回地面

中国载人航天工程新闻发言人武平3日上午在国务院新闻办公室举行的新闻发布会上说,神舟八号飞船计划于11月17日晚返回地面,2016年左右中国将建设完成空间实验室。

武平说,3日凌晨1时36分,神舟八号飞船和天宫一号目标飞行器,实现两航天器刚性连接,形成组合体。

组合体飞行12天左右,还将择机进行第二次交会对接试验,再次构成组合体,继续飞行2天,此后两航天器分离,神舟八号飞船计划于11月17日晚返回地面。

武平说,今后我们国家还有近20次航天飞行。中国政府已经批准我国载人航天后续的发展规划,也就是在2016年完成我国载人航天“三步走”战略的第二步,建设自己的空间实验室。

武平说,在2020年前后,我们将建设载人空间站。交会对接任务今年只做了一次,明年还会有两次交会对接飞行,明年以后我们将进入空间实验室和空间站建设的建造阶段。在空间实验室和空间站的建设中,还将突破多项关键技术,比如突破货运飞船推进剂的再给补加技术,为此我们还要有货运飞船的发射。

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