English     CAST内部邮箱入口    

“天神之吻”难度再升级!揭秘空间站“T”字构型下首次径向交会对接的核心科技力量

时间:2023年05月31日 信息来源:本站原创 点击:682 字体:

2023年5月30日,由航天科技集团五院(以下简称五院)抓总研制的神舟十六号载人飞船成功发射。飞船入轨后,于当日16时29分,成功对接于空间站天和核心舱径向端口,整个对接过程历时约6.5小时。随后,神舟十六号3名航天员顺利进驻中国空间站,与神舟十五号航天员乘组拍下“全家福”。


这是空间站三舱“T”字构型下实施的首次径向交会对接任务。面对更大的组合体质量、更大的组合体尺寸和更复杂的羽流影响带来的挑战,五院研制团队克服了敏感器视场遮挡等难题,取得了任务的圆满成功,标志着由五院自主研发的我国空间交会对接制导导航与控制(GNC)技术进一步成熟。


此次任务是“神舟”系列飞船在轨执行的第12次交会对接任务。2011年,神舟八号与天宫一号首次开展交会对接,之后历次交会对接都做到了平稳有序、快速准确,交会对接技术也实现了不断创新、更加先进,这背后离不开五院飞船GNC系统研制人员持续多年的刻苦攻关。


640.jpg

640 (1).jpg




01

更大的组合体质量


随着问天实验舱、梦天实验舱以及神舟载人飞船、天舟货运飞船等更多舱段和飞船的相继加入,空间站组合体的尺寸、质量、惯量以及重心位置等影响姿态控制的核心要素与核心舱单舱相比变化较大,部分参数甚至存在跨数量级的增长。飞船交会对接特别是近距离对接时采用的是相对姿态位置控制方法,空间站运动特性的变化将直接影响飞船的交会对接控制过程。虽然神舟十五号已经成功完成空间站“T”字构型的交会对接任务,但其对接的位置为空间站前向对接口,由于空间站在不同方向上运动特性有所区别,神舟十六号进行的径向对接需要GNC系统依靠自身的能力克服上述变化带来的影响。


02
更大的组合体尺寸


神舟十六号在进行径向交会对接任务时,会沿着天和核心舱下方的径向对接口逐渐靠近空间站组合体,从飞船的视角看,天和核心舱、问天实验舱、梦天实验舱、天舟六号货运飞船以及神舟十五号载人飞船均会出现在神舟十六号飞船的视野中,这对于在神舟十六号上安装的、需要以宇宙背景或太阳作为观测目标的测量敏感器会产生视线遮挡。随着神舟十六号飞船和组合体距离逐渐缩短,遮挡会越来越多,需要依靠GNC系统配备的敏感器自身的抗干扰或目标特性识别能力加以屏蔽和区分,或采用不同测量方位、测量体制的备份测量敏感器来保证持续、准确的测量能力。


03
更复杂的羽流影响

空间站组合体尺寸的增大还使得飞船和空间站组合体的发动机工作时,羽流间的相互影响相比以往的发射和对接任务变得更加复杂:一方面,飞船在近距离交会过程中需要频繁启动发动机进行相对姿态和位置的调整,这将对空间站姿态产生影响;另一方面,空间站的喷气也会影响飞船的姿态。对于这一问题,需要GNC系统优化发动机分组使用和控制方法,并通过地面仿真计算加以验证,确保交会对接过程在诸多影响下仍能圆满完成。





关于本院 | 联系我们 | 招聘信息
地址:北京市海淀区航天城 网站建设:北京空间科技信息研究所
Copyright © 2000-2024 WWW.CAST.CN All Rights Reserved 中国空间技术研究院版权所有
京ICP备20011260号-1