中國飛船與空間站快速對接

本報赴海南特派記者 劉揚樊巍

5月30日清晨5時01分，當(dāng)天舟二號貨運飛船發(fā)射升空約8小時后，兩個中國航天器的“浪漫之吻”再度在太空上演。據(jù)中國載人航天工程辦公室消息，天舟二號飛船采用自主快速交會對接模式，精準(zhǔn)對接于天和核心艙后向端口，這意味著中國空間站時代的首單“快遞”就此派送成功！8小時自主快速對接是什么概念？相比以往中國航天器進(jìn)行的多次交會對接，此次對接有什么獨特看點，又有哪些神器保障了這次中國空間站的“太空初吻”呢?

快速對接意義重大

據(jù)《環(huán)球時報》記者了解，交會對接是兩個航天器（飛船、空間實驗室、空間站等）在空間軌道上會合并在結(jié)構(gòu)上連成整體的關(guān)鍵技術(shù)，是實現(xiàn)空間站、太空平臺和空間運輸系統(tǒng)的空間裝配、回收、補給、維修、航天員交換及營救等在軌道上服務(wù)的先決條件。

中國是世界上第三個獨立掌握太空交會對接技術(shù)的國家。自2011年11月3日對接機構(gòu)首次亮相以來，迄今為止我國共實施了10次空間交會對接，圓滿實現(xiàn)首次無人/載人交會對接。

航天科技集團五院天舟二號貨運飛船副總設(shè)計師黨蓉介紹說，以往飛船的交會對接從發(fā)射到具備交會對接條件需要約兩天時間，其間還需要大量的人工參與。而此次天舟二號與核心艙對接采用快速交會對接技術(shù)，最大特點就是“快”，而且無需地面干預(yù)。

8小時的快速對接有什么意義呢？據(jù)專家介紹，快速交會對接可保障科研用品，特別是生物制劑等無法經(jīng)歷長期運輸?shù)呢浧繁M快送達(dá)空間站，這對某些試驗至關(guān)重要，甚至是決定性的；它也可縮短航天員在飛船狹小空間中的滯留時間，減少航天員不必要的體力與精力付出；從安全的角度來說，如果空間站突遇緊急情況，快速交會對接能快速對故障實施搶修與緊急救援等工作。

飛船與火箭都有改進(jìn)

為實現(xiàn)此次快速交會對接，航天科技集團五院的研制團隊突破航天器自主導(dǎo)航測軌、定軌、自主快速制導(dǎo)等諸多技術(shù)。與天舟一號飛船的交會對接相比，天舟二號的技術(shù)更進(jìn)一步。例如天舟二號可以在最快速度或規(guī)定時間點到達(dá)，不用專門根據(jù)空間站的位置來選擇飛船發(fā)射時間，真正實現(xiàn)全天候發(fā)射。同時天舟二號增加了遠(yuǎn)距離自主導(dǎo)引，就是說，以后天舟飛船造訪空間站時，工作人員只負(fù)責(zé)監(jiān)視，整個飛行和交會對接的過程是全自主的。

除了飛船為快速交會對接做出一系列的技術(shù)改進(jìn)外，執(zhí)行此次發(fā)射任務(wù)的長征七號遙三運載火箭也進(jìn)行了大量優(yōu)化設(shè)計?！董h(huán)球時報》記者從中國航天科技集團所屬中國運載火箭技術(shù)研究院了解到，本次發(fā)射任務(wù)需要運載火箭按照預(yù)先計算好的時間，分秒不差點火升空，也就是我們說的“零窗口”。雖然長征七號火箭已經(jīng)具備“零窗口”發(fā)射技術(shù)，但為更好地適應(yīng)故障情況，科研人員在該火箭上首次采用自動獲取起飛時間進(jìn)行入軌目標(biāo)參數(shù)在線迭代修正技術(shù)。通俗地說，如果火箭起飛時間的偏差在2分鐘以內(nèi)，火箭就可以根據(jù)起飛時間自行修正飛行軌跡，保證貨運飛船仍然能準(zhǔn)確進(jìn)入核心艙所在的軌道面，提升了火箭對發(fā)射任務(wù)的適應(yīng)性。

多件“神器”助力

雖然中國之前曾多次成功完成在軌交會對接，已經(jīng)掌握有人/無人，手動/自動等多種對接方式，并且曾在2017年天舟一號任務(wù)中驗證了快速對接技術(shù)，但由于這次是中國空間站時代首次對接，天和和天舟的這一吻所蘊含的意義重大。

據(jù)《環(huán)球時報》記者了解，天舟二號剛進(jìn)入太空，由航天科技集團五院西安分院研制的中繼終端就第一時間開機，隨后與天鏈中繼衛(wèi)星實現(xiàn)“太空握手”建立星間鏈路，從而搭建從天舟二號中繼終端到中繼衛(wèi)星再到地面的“太空天路”。有了這條“天路”，地面測控人員就可以通過地面遙測遙控方式，實現(xiàn)對天舟二號飛船的“遠(yuǎn)程駕駛”。據(jù)介紹，通過中繼終端所搭建的天基測控通信系統(tǒng)，可以對天和核心艙和天舟二號進(jìn)行同時測控、同時進(jìn)行高速數(shù)據(jù)傳輸，所建立的星間鏈路可以實時向地面?zhèn)鬏斀粫赢嬅?，為兩個航天器的太空交會對接全程提供通信鏈路保障，確保了天舟二號在絕大部分時間都能與地面進(jìn)行實時通信。

記者從中國航天科工二院25所了解到，該所研制的微波雷達(dá)作為關(guān)鍵測量敏感器在本次交會對接過程中輸出高精度測距、測速及測角信息，為空間站建設(shè)中的交會對接任務(wù)提供有力支撐。

據(jù)了解，天舟二號貨運飛船安裝的微波雷達(dá)，為適應(yīng)空間站建設(shè)階段的多艙對接任務(wù)，增加了通信功能，可識別不同對接口處的微波應(yīng)答機，從而實現(xiàn)多艙不同對接口對接功能；在軟硬件方面加強了抗單粒子翻轉(zhuǎn)能力設(shè)計，進(jìn)一步提高了二代微波雷達(dá)對空間單粒子環(huán)境的適應(yīng)能力，增強了可靠性?！?/p>

天舟二號這個指標(biāo)世界第一（相關(guān)連接）

據(jù)《環(huán)球時報》記者了解，這次與中國空間站核心艙對接的天舟二號貨運飛船可不簡單。它是中國空間站工程的重要組成部分，是向中國空間站運輸物資、補給燃料并下行廢棄物的使者；同時，預(yù)留空間站上的廢棄物于返程時銷毀。這就相當(dāng)于中國空間站的專屬“快遞小哥”，它將快遞安全送達(dá)之后，還會在離開時將家里的垃圾分類打包帶走。

此外，這個“快遞小哥”還是一個實力派，不僅能送貨，還能配合空間站進(jìn)行組合和姿態(tài)控制，協(xié)助開展貨運飛船能力的技術(shù)性實驗。據(jù)航天科技集團五院天舟二號貨運飛船總指揮馮永介紹，天舟二號貨運飛船是空間站工程建造階段的首艘飛船，發(fā)射重量13.5噸，運貨能力6.9噸，在軌壽命不小于1年，供電能力不小于2700瓦；天舟二號將攜帶3人3個月航天員消耗品、艙外航天服及平臺物資。

作為貨運飛船，運載能力自然是第一評估要素。航天科技集團五院天舟二號貨運飛船總體副主任設(shè)計師雷劍宇介紹說，“目前世界上最大運載能力超過5噸的現(xiàn)役貨運飛船只有兩型（另一個是美國‘龍飛船），中國的天舟就是其中之一，天舟貨運飛船的運載能力處于國際領(lǐng)先水平?！碧熘鄱栘涍\飛船的另一項指標(biāo)“載荷比”超過50%，這是衡量貨運飛船運載能力的重要指標(biāo)，目前天舟二號位居世界第一。

天舟二號的主要任務(wù)就是將空間站運維所需的2噸推進(jìn)劑以及航天員在空間站上所需的生活用品和開展空間科學(xué)實驗的設(shè)備物資，共計160余件大大小小的貨包送上天。在這些貨物中，最受矚目的當(dāng)數(shù)兩套航天員艙外服，它們是未來航天員執(zhí)行太空行走等艙外任務(wù)的必備物資?！?/p>