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“梦•天之吻”比“问天”难在哪?

时间:2022年11月01日 信息来源:本站原创 点击:506 字体:

11月1日4时27分,天和核心舱组合体在数百公里外的太空,与来自地球的“梦天”完美对接,过程稳定并保持了高精度,再次完美上演“万里穿针”神技,整个交会对接过程历时约13小时,标志着我国空间站全面建成任务又迈出了坚实一步。此次成功驾驭空间站组合体和梦天实验舱实现“梦•天之吻”的幕后神兵,就是由航天科技集团五院502所研制的制导导航与控制(GNC)系统。


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实现“梦•天之吻”

须战胜两大难关

 

五院502所空间站实验舱主任设计师宋明超介绍道:“梦天实验舱与三个月前发射的问天实验舱个头差不多,但是交会对接过程却是‘难’上加‘难’。为了解决‘两大难点’, 制导导航与控制(GNC)系统在其中发挥了重要作用。”

 

“梦•天之吻”的第一个难也是此次交会对接任务的最大危险点,就是梦天实验舱太阳翼发电量不足以补足耗电量,能源紧张,如果不能在规定的时间内完成交会对接,就需要中断自主交会对接过程而紧急调整“梦天”的姿态,使其连续对日定向来保证能源的供应。为此,相较于“问天”,五院的技术人员为“梦天”特别定制了交会对接任务故障预案,形象来说,就是将各种可能发生的故障,充分体现在故障树上,通过开展大量的预演预判和试验验证工作,确保故障止于预想、不留缺憾。

 

“梦•天之吻”的第二个难,在于“问天”交会对接时组合体是只有天和核心舱的对称构型,而“梦天”交会对接时组合体是“L”字形的非对称构型,这显著增加了空间站在轨姿态控制的难度。一是“L”构型的组合体质心发生了较大的横向偏移,增加了轨道控制和姿态控制之间的关联,组合体自身控制难度加大。二是在“梦天”接近组合体时需要开启反推发动机减速,发动机的羽流会干扰到组合体的姿态,此时实现“梦•天之吻”变得更难。不过,在五院技术人员的“精心指导”下,梦天实验舱制导导航与控制(GNC)系统精准识别了实验舱和组合体的相对距离及相对姿态,通过一点点接近并最终实现了高精度的交会对接。


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“天”字辈的不同方案

令“太空之吻”更精准

 

“梦天”“问天”和“天舟”尽管都是“天字辈”,但是它们的“太空之吻”却各有特点。因为“梦天”和“问天”的使命任务更相近,所以,“梦天”装备的也是和“问天”类似的基于地面脉冲计算的快速交会对接方案,即半自主交会对接。这和“天舟”的全相位全自主快速交会对接不同,全自主的更智能,半自主的更灵活。

 

不过,“梦天”约13小时交会对接方案和“天舟”的6.5小时快速交会对接方案并没有什么大不同,多出的几个小时,是和“问天”一样,“梦天”在启动6.5小时快速交会对接前需要对自身状态、姿态和相对位置等进行确认,如对系统、产品进行在轨测试和设置,包括太阳翼的展开、平台设备的测试等。当这些准备工作完成后,“梦天”才开始正式向天和核心舱进发并实现交会对接。

 

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“梦天”的顺利交会对接再一次证明了中国交会对接技术的可靠性,但连续的成功也影响了全国人民对航天高风险的认识。航天是高风险事业,每一次成功的背后都是科研人员的默默奉献和严慎细实的珍贵成果,每次成功都只能代表过去,就像“梦天”的交会对接不可能是“问天”任务的简单复制,依然需要如临深渊如履薄冰,该有的预案一个不能少,该有的准备一项不能落。

 

和“问天”交会对接之后断电不同,“梦天”实验舱交会对接后,因为要很快实施转位操作,GNC系统控制器将在不断电的情况下静候下一步操作。期待不久之后的转位,空间站“T”字基本构型组合体亮相太空!



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