天舟一號送貨上門

太空快遞準(zhǔn)時抵達(dá)天宮

2017年04月23日 10:06:38 來源:人民日報作者:余建斌喻思孌

　　天舟一號向天宮二號從靠攏到交會對接的畫面

　　素材來源：新華社

　　制圖：李姿閱、大巢

　　4月22日12時23分，距地面393公里的太空軌道，天舟一號貨運飛船與天宮二號空間實驗室順利完成自動交會對接，為不久后的推進(jìn)劑在軌補(bǔ)加即“太空加油”打下良好基礎(chǔ)。

　　這是天宮二號自2016年9月15日發(fā)射入軌以來，首次與貨運飛船進(jìn)行的交會對接，也是我國第一艘貨運飛船的首次“送貨”并“停泊”到“太空之家”。

　　耀眼陽光下交會對接，考驗“全天時”作戰(zhàn)能力

　　天舟一號進(jìn)入太空軌道后，一天要經(jīng)歷十五六個白天黑夜。進(jìn)入陽照區(qū)時，溫度最高可以攀升至150多攝氏度，進(jìn)入陰影區(qū)時，溫度則迅速下降至零下130多攝氏度。

　　但溫度因素并不是影響交會對接的最大考驗。中國航天科技集團(tuán)五院天舟一號總設(shè)計師白明生介紹，天舟與天宮的首次交會對接要在耀眼陽光下進(jìn)行。這要求敏感器等設(shè)備在非常明亮刺眼的環(huán)境下找到標(biāo)識目標(biāo)，好比人們對著陽光看天上的物體，帶來的考驗比之前更難，將有力檢驗我國交會對接“全天時”作戰(zhàn)能力。

　　從4月21日凌晨到22日，北京航天飛行控制中心的科技人員先后對天舟一號實施了5次遠(yuǎn)距離導(dǎo)引控制，精準(zhǔn)到位，為順利交會對接開了好頭。

　　“天舟轉(zhuǎn)自主控制！”在科技人員精確控制下，天舟一號在22日10時02分轉(zhuǎn)入自主控制狀態(tài)，來到天宮二號后下方52公里處，以自主導(dǎo)引控制方式向天宮二號逐步靠近。

　　約1個小時后，經(jīng)過尋的段4次變軌，貨運飛船成功進(jìn)入5公里停泊點。在這里飛船要稍加停頓，判斷綜合狀態(tài)，以便決定是否適合繼續(xù)實施交會對接。

　　幾分鐘后，天舟再次向天宮緩緩進(jìn)發(fā)。從5公里停泊點到400米停泊點，這幾公里的距離，飛船走了40多分鐘，其間需要執(zhí)行一系列飛控科技人員提前注入的指令，包括帆板搜索捕獲太陽、對接機(jī)構(gòu)推出等。

　　400米，120米，30米……“天舟轉(zhuǎn)最后靠攏！”“對接機(jī)構(gòu)捕獲！”貨運飛船和天宮二號的對接機(jī)構(gòu)像兩雙有力的手握在了一起。隨后，對接機(jī)構(gòu)順利拉回鎖緊，成功對接，兩個飛行器建立剛性連接，形成組合體。

　　22日12時23分，“太空快遞”準(zhǔn)時送到了天宮二號空間實驗室。

　　茫茫太空“穿針引線”，航天器“眼睛”再受考驗

　　據(jù)航天專家介紹，天舟一號的交會對接能力，比神舟飛船有了質(zhì)的飛躍，具備了360度相位差的交會對接能力，本次天舟一號和天宮二號在飛行軌道的任意相位差條件下均可實現(xiàn)完美對接。天舟一號又新增加了星敏感器，將確保貨船交會對接過程中的姿態(tài)更加精準(zhǔn)。

　　不過，這次畢竟是貨運飛船首次“服役”，中國航天科技集團(tuán)五院技術(shù)專家劉宗玉說，由于貨運飛船發(fā)動機(jī)的配置數(shù)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(xiàn)有技術(shù)實現(xiàn)的又一次驗證。

　　在整個交會對接過程中，天舟一號需要掌握天宮二號的距離、速度等數(shù)據(jù)，然后調(diào)整姿態(tài)，慢慢靠近直至成功對接。在此前多次交會對接任務(wù)中應(yīng)用的微波雷達(dá)、激光雷達(dá)和光學(xué)成像敏感器等交會對接測量敏感器，作為此次貨運飛船在茫茫太空中“穿針引線”的“眼睛”，再次接受了考驗。

　　微波雷達(dá)擔(dān)負(fù)著中遠(yuǎn)程距離精確探測的任務(wù)，開啟后準(zhǔn)確捕獲目標(biāo)，并實現(xiàn)該對接段高精度測量和穩(wěn)定跟蹤，完成使命，將接力棒交給了下一階段的導(dǎo)航“選手”。中國航天科工二院二十五所微波雷達(dá)總師孫武介紹，此次交會對接中，天舟一號上的微波雷達(dá)相比第一代功勛雷達(dá)進(jìn)行了一系列優(yōu)化設(shè)計，體積、重量減少一半，功耗減小1/3。隨天宮二號在軌飛行的微波應(yīng)答機(jī)也是第二代新研產(chǎn)品，體積、重量減小至原來的一半，功耗降低至原來的60%，比第一代產(chǎn)品更好用、更可靠。

　　在交會對接接近段和靠攏段中，激光雷達(dá)必須迅速準(zhǔn)確地完成對天宮二號目標(biāo)飛行器的搜索、捕獲、跟蹤測量?！霸趯舆^程中，兩個飛行器飛行速度為每秒7.9公里，要在如此速度下完成繞飛對接和快速交會對接，這就要求激光雷達(dá)始終保持較為寬廣的視角和更高精度的測量跟蹤。”中國電科激光雷達(dá)總師屈恒闊說。

　　從天舟一號和天宮二號距離150米開始，直到最終精準(zhǔn)對接，光學(xué)成像敏感器像“眼睛”一樣，讓兩個高速運行的飛行器更加迅速、可靠地對接在一起?！皩?dǎo)航定位激光信息源是光學(xué)成像敏感器的關(guān)鍵組件，在漆黑的太空，它能發(fā)出激光，在黑暗中找到目標(biāo)，傳遞信息；在面對太陽強(qiáng)光直射時，也能發(fā)射出比陽光更加明亮的雙波長激光，確?！劬Α槐粋?，找到目標(biāo)?！敝袊娮涌萍技瘓F(tuán)公司高級工程師劉志強(qiáng)說。

　　對接機(jī)構(gòu)2.0版精度提高一倍，實現(xiàn)“重量級”航天器偏心對接

　　“如果把神舟八號載人飛船對接機(jī)構(gòu)稱為第一代對接機(jī)構(gòu)，那么天舟一號貨運飛船對接機(jī)構(gòu)可稱為第二代產(chǎn)品，這次是第二代的首飛?！敝袊教炜萍技瘓F(tuán)八院載人飛船系統(tǒng)、空間實驗室系統(tǒng)副總設(shè)計師張崇峰說。

　　天舟一號和天宮二號順利對接，和之后的推進(jìn)劑補(bǔ)加順暢進(jìn)行，離不開載人航天的關(guān)鍵技術(shù)——對接機(jī)構(gòu)。此次交會對接，對接機(jī)構(gòu)不僅僅實現(xiàn)對接作用，還要首次實現(xiàn)在軌推進(jìn)劑補(bǔ)加，因此科研人員推出了對接機(jī)構(gòu)2.0版。

　　中國航天科技集團(tuán)公司八院對接機(jī)構(gòu)主任設(shè)計師邱華勇說，對接機(jī)構(gòu)并不直接參與空間推進(jìn)劑補(bǔ)加任務(wù)，但它為補(bǔ)加任務(wù)提供了平臺和初始條件。在軌推進(jìn)劑補(bǔ)加，主要通過安裝在對接機(jī)構(gòu)上的4路推進(jìn)劑補(bǔ)加液路浮動斷接器來實現(xiàn)。這就相當(dāng)于加油的管路和油槍都安裝在了第二代對接機(jī)構(gòu)產(chǎn)品上。油槍能否準(zhǔn)確無誤地插入加油口，那就得看對接的初始精度了。天舟一號要順利地把推進(jìn)劑供給天宮二號，兩個對接機(jī)構(gòu)必須對接得嚴(yán)絲合縫，這對空間交會對接的精度提出非常高的要求。此次液體推進(jìn)劑補(bǔ)加技術(shù)的空間交會對接，要求精度提高一倍。

　　十幾噸的天舟一號和8噸多的天宮二號的對接，實現(xiàn)了“重量級”大噸位航天器的偏心對接，這不同于以往兩個都是8噸級航天器的神舟飛船和天宮飛行器對接，難度更大。未來的空間站建造階段，從8噸到180噸的各種航天器，都要實現(xiàn)各種方式對接。更大型航天器的交會對接將會產(chǎn)生巨大的對接能量，對于對接機(jī)構(gòu)的緩沖耗能能力提出了很高的要求，這也是空間站建設(shè)必須突破的一項技術(shù)。這次的對接機(jī)構(gòu)2.0版在實戰(zhàn)中經(jīng)受了檢驗。

責(zé)任編輯：安佳璐

相關(guān)閱讀