历史首次!6.5小时完成径向快速交会对接!

【环球时报-环球网报道 记者 樊巍】据中国载人航天工程办公室消息,神舟十三号载人飞船入轨后顺利完成入轨状态设置,于北京时间2021年10月 16 日 6时 56分,采用自主快速交会对接模式成功对接于天和核心舱径向端口,与此前已对接的天舟二号、天舟三号货运飞船一起构成四舱(船)组合体,整个对接过程历时约6.5小时。这也是中国载人飞船在太空中实施的首次径向快速交会对接。按任务实施计划,3名航天员随后将从神舟十三号载人飞船进入天和核心舱。

为何在此次任务中,要采用这种突破性的对接方式,全国空间探测技术首席科学传播专家庞之浩向环球时报记者表示,这与当前中国空间站的构型有很大关系。

在10月14日举行的神舟十三号载人飞行任务新闻发布会,中国载人航天工程新闻发言人、中国载人航天工程办公室副主任林西强介绍称,与神舟十二号任务相比,神舟十三号任务有几方面的不同,其中之一就是载人飞船将采用自主快速交会对接的方式,首次径向停靠空间站,而届时中国空间站将实现核心舱、2艘货运飞船、1艘载人飞船共4个飞行器组合运行。

庞之浩称,为了使航天器易于运动控制,其构型要保证主结构和质量分布尽量对称、紧凑,确保航天器的质心居中,从而减少因姿态控制所消耗的能量。俄罗斯的和平号空间站就曾因对接了多个实验舱后出现不对称的情况,使质心不居中,导致为了控制姿态消耗了较多能量。目前,中国空间站由4个飞行器组合而成的,天和核心舱两端都对接货运飞船,空间站保持正常三轴稳定对地姿态,神舟十三号载人飞船就需要在轨道面内沿轨道半径方向实现径向对接。

然而这种对接方式虽然只是将飞船的方向变了90度,但是对接的难度却大了不少。

中国航天科技集团五院的专家表示,实现径向交会对接主要有“三个难”:

一是持续控制姿态和轨道“难”。对于前向、后向交会对接,其200米保持点是一个稳定的保持点,即使发动机不工作,飞船也能较长时间保持稳定的姿态和轨道。而径向交会没有稳定的中途停泊点,需要持续对飞船的姿态和轨道进行控制,推进剂消耗大,故障处置难。

二是姿态和相对位置确定“难”。神舟载人飞船配有敏感器,它就如同飞船的眼睛,通过观察星星和预设的标志点等来确定自己的飞行姿态、与空间站的相对姿态相对位置等。但由于径向交会过程中,飞船需由平飞转竖飞等大范围的姿态机动,所以对“眼睛”能看到目标和保证“眼睛”不会被复杂光照变化所干扰提出了更高要求。

三是航天员手控交会模式“难”。径向交会对接过程中基本失去了地球这个最熟悉的参照基准,测控条件变差,且相对动力学运动特性与前向交会不同,这给手控交会模式下航天员的操作增加了难度。

据了解,此次径向交会对接整个过程都是在制导导航与控制(GNC)系统指挥下,飞船智能自主完成的。径向交会和前向交会都是中国空间站载人飞船正常的交会方式,会在未来空间站载人交会对接任务中交替使用。庞之浩向环球时报记者表示,掌握径向对接能力,可以确保中国空间站同时对接多个航天器,以完成不同批次航天员在轨交接班的任务,满足中国空间站不间断长期载人生活和工作的需求。

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