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從按下火箭發(fā)射按鈕，到與空間站成功交會(huì)對(duì)接，11月12日發(fā)射升空的天舟五號(hào)貨運(yùn)飛船僅用時(shí)兩個(gè)小時(shí)，就改寫了由國(guó)際空間站俄羅斯聯(lián)盟號(hào)飛船MS-17于2020年10月14日創(chuàng)造的3小時(shí)3分鐘紀(jì)錄。快速交會(huì)對(duì)接技術(shù)成功在軌實(shí)施，標(biāo)志著中國(guó)航天交會(huì)對(duì)接技術(shù)取得新的突破。

“快”是天舟系列貨運(yùn)飛船的顯著特點(diǎn)，也是核心難點(diǎn)。為了攻克和掌握自主快速交會(huì)對(duì)接技術(shù)，航天科技集團(tuán)五院GNC（飛船制導(dǎo)、導(dǎo)航與控制）系統(tǒng)的研制人員向技術(shù)高峰發(fā)起了沖鋒。2017年9月12日，我國(guó)利用天舟一號(hào)成功開展與天宮二號(hào)空間實(shí)驗(yàn)室的6.5小時(shí)快速交會(huì)對(duì)接在軌試驗(yàn)，成為世界上第三個(gè)掌握近地快速交會(huì)對(duì)接的國(guó)家。2021年以來(lái)，天舟二號(hào)、天舟三號(hào)、天舟四號(hào)在與天和核心艙交會(huì)對(duì)接時(shí)，均采用自主快速交會(huì)對(duì)接方案，實(shí)現(xiàn)了技術(shù)的持續(xù)進(jìn)步。

據(jù)航天科技集團(tuán)五院502所交會(huì)對(duì)接首席專家解永春介紹，與天舟貨運(yùn)飛船此前的6.5小時(shí)快速交會(huì)對(duì)接相比，天舟五號(hào)主要從兩方面進(jìn)行了方案調(diào)整：“一是優(yōu)化交會(huì)對(duì)接的控制制導(dǎo)策略，將遠(yuǎn)距離導(dǎo)引過程由多圈次壓縮為不到一圈，將多次變軌壓縮為兩次綜合機(jī)動(dòng)，使得該部分用時(shí)由原來(lái)的4個(gè)多小時(shí)減少到約1個(gè)小時(shí)；二是在近距離自主控制段，減少了多個(gè)用以確認(rèn)飛船狀態(tài)的停泊點(diǎn)，類似動(dòng)車組減少經(jīng)停車站數(shù)量一樣，加快了接近速度，使得該階段時(shí)長(zhǎng)由兩個(gè)多小時(shí)縮短為約40分鐘。”

“嚴(yán)格來(lái)說，2小時(shí)交會(huì)對(duì)接并非我們?yōu)樘熘畚逄?hào)增加的新功能，之前的天舟飛船也有這個(gè)功能，只是因?yàn)樵撃Ｊ綄?duì)飛船飛行狀態(tài)的要求較高，所以未曾在軌實(shí)施。”解永春表示，2小時(shí)交會(huì)對(duì)接只是飛船交會(huì)對(duì)接的一個(gè)選項(xiàng)，飛船的GNC系統(tǒng)可以根據(jù)火箭入軌情況自主選擇不同時(shí)長(zhǎng)的交會(huì)對(duì)接模式，“除了2小時(shí)快速交會(huì)對(duì)接，還可以選擇3小時(shí)、5小時(shí)和6.5小時(shí)方案等”。

天舟五號(hào)實(shí)現(xiàn)2小時(shí)快速交會(huì)對(duì)接，對(duì)于中國(guó)空間站的長(zhǎng)期在軌運(yùn)營(yíng)具有重大意義。在解永春看來(lái)，這不僅意味著運(yùn)輸時(shí)長(zhǎng)的大大縮短，使運(yùn)輸特殊鮮活試驗(yàn)品成為可能，而且能夠極大增強(qiáng)太空緊急救援能力。“從6.5小時(shí)到2小時(shí)，既標(biāo)志著我國(guó)自主定軌技術(shù)和姿態(tài)軌道控制的精度更高、綜合制導(dǎo)技術(shù)水平更高、飛控流程更加優(yōu)化，也標(biāo)志著交會(huì)對(duì)接的模式更加多樣化、功能更加豐富、適應(yīng)能力更強(qiáng)，即我國(guó)的空間交會(huì)對(duì)接技術(shù)日趨成熟。”

此次交會(huì)對(duì)接任務(wù)是在中國(guó)空間站有人駐留的情況下進(jìn)行的。為了進(jìn)一步提高近距離交會(huì)對(duì)接過程的可靠性，天舟五號(hào)貨運(yùn)飛船還具備在故障情況下手控遙操作交會(huì)對(duì)接的備份能力。“飛船靠近并貼緊空間站時(shí)，航天員同步在空間站內(nèi)密切關(guān)注著飛船的各個(gè)動(dòng)作和各項(xiàng)參數(shù)。當(dāng)對(duì)接圓滿完成、飛船妥妥停穩(wěn)后，航天員就可以進(jìn)入飛船，拿到來(lái)自遙遠(yuǎn)地球的‘家鄉(xiāng)貨’了。”解永春補(bǔ)充道。

關(guān)鍵詞： 航天科技 中國(guó)空間站 制導(dǎo)技術(shù)