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精准绕飞!神舟飞船GNC系统再显神通

时间:2023年11月28日 信息来源:本站原创 点击:625 字体:

11月28日,中国空间站的第一组全构型工作照发布。这组照片由神舟十六号乘组返回地面前手持高清相机通过飞船绕飞拍摄。神舟十六号载人飞船在制导导航与控制(GNC)系统的自动操控下,首次完成了对全构型空间站的绕飞,为航天员拍下空间站的高清“全身照”提供了有力保障。


神舟飞船的GNC系统由航天科技集团五院502所研制,被称为“太空全能舵手”。从飞船发射与火箭分离开始,到与空间站的交会对接,再到飞船从空间站的撤离和返回地球的全过程,都离不开它的掌控。

在本次绕飞任务中,神舟十六号载人飞船首先从径向对接口撤离到距离空间站一定距离,然后开始绕飞。整个绕飞过程是从径向到前向,再到上方,最后绕到空间站后方时开始执行标准返回流程。在这个过程中,飞船绕到空间站上方时要进行飞行姿态调整,使舷窗对着空间站的方向,方便航天员为空间站拍摄“全身照”。


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这不是我国第一次执行航天器绕飞任务。

2013年6月25日,神舟十号载人飞船与天宫一号组合体成功分离,飞船从天宫一号目标飞行器上方绕飞至其后方,并完成近距离交会,这是我国首次航天器绕飞交会试验,目的是验证航天器绕飞及多方位交会技术,为空间站工程建设积累经验。

2021年9月16日,神舟十二号载人飞船撤离后,与空间站组合体完成绕飞及径向交会试验,成功验证了径向交会技术。

虽然神舟飞船之前在轨开展过多次绕飞试验,但神舟十六号载人飞船的绕飞依然存在新的挑战:

一是相对位置测量不连续


这是空间站建成之后,首次对全尺寸构型空间站的绕飞,前向有载人飞船停泊,后向有货运飞船下锚,结构上的遮挡使得飞船和空间站相对位置测量变得不是连续可见,给本次绕飞任务带来更大挑战。


二是动作更复杂


相对于神舟十号载人飞船“平移”式绕飞和神舟十二号载人飞船绕飞过程中水平转体180度,神舟十六号载人飞船的动作要复杂得多。为了能让舷窗对着地球,飞船需要在绕飞过程中完成大幅度的滚动动作,头部还要稍微低一些,过程中在兼顾特殊姿态下中继天线与中继卫星的链路链接,确保地面能够监视和干预的同时,要控得准、控得稳。


三是距离更近


此次绕飞过程中,飞船距离空间站只有数百米,加上空间站尺寸较大,就像飞机在群山之巅的超低空飞行,具有一定的难度。


研制人员为神舟十六号载人飞船的绕飞进行了多种方案分析,精心设计了兼顾拍照可见性和飞行安全性的飞行轨迹,同时制定了各种异常情况下的处置预案,并在任务执行前对方案、算法等进行了复核复算,成功“解锁”飞船GNC系统的新技能,有力保障航天员拍下这组空间站和地球的完美合影。




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