“神舟八號(hào)”與“天宮一號(hào)”攜手遨游太空已近兩周，14日它們將進(jìn)行第一次太空分離、第二次太空交會(huì)對(duì)接。

      13日22時(shí)37分，天宮一號(hào)/神舟八號(hào)組合體在距地面高度約343公里的近圓軌道上偏航180度，建立倒飛姿態(tài)，為實(shí)施二次交會(huì)對(duì)接做好了準(zhǔn)備。從“神舟八號(hào)”與“天宮一號(hào)”分離，到二次對(duì)接鎖緊完成，全程約半小時(shí)。

      對(duì)接準(zhǔn)備  為何“轉(zhuǎn)身”對(duì)接？

　　在二次交會(huì)對(duì)接前，“神舟八號(hào)”與“天宮一號(hào)”的組合體要重新進(jìn)行轉(zhuǎn)向180度，轉(zhuǎn)回天宮在前、飛船在后的運(yùn)行狀態(tài)。為何不直接以原有姿態(tài)，即飛船在前、天宮在后的姿態(tài)進(jìn)行分離和二次對(duì)接呢？

　　據(jù)北京航天飛行控制中心副總工程師李劍介紹，“神舟八號(hào)”與“天宮一號(hào)”進(jìn)行首次交會(huì)對(duì)接時(shí)，二者轉(zhuǎn)入組合體狀態(tài)后，組合體調(diào)頭，天宮在后、飛船在前繼續(xù)在軌運(yùn)行。這種位置安排是考慮到“天宮一號(hào)”負(fù)責(zé)整個(gè)組合體的運(yùn)行，其發(fā)動(dòng)機(jī)裝在后面，因而“天宮一號(hào)”處于后方，對(duì)接后發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火可進(jìn)行軌道維持，這也是正常的組合體運(yùn)行狀態(tài)。

　　李劍解釋說，選擇這樣的方式，主要考慮光照條件并保持與第一次對(duì)接姿態(tài)一致。

　　而二次交會(huì)對(duì)接前飛船的分離形態(tài)，與二次交會(huì)對(duì)接后飛船最終撤離天宮的方式也不相同。二次交會(huì)對(duì)接前，組合體進(jìn)行180度調(diào)頭，飛船正飛分開。而最終撤離返回的時(shí)候，組合體不再調(diào)頭，飛船采取倒飛撤離，即直接從前面撤離。

　　風(fēng)險(xiǎn)依舊  二次對(duì)接三大難點(diǎn)

　　北京航天飛行控制中心副主任麻永平介紹說，第二次對(duì)接將在陽照區(qū)進(jìn)行，依然充滿著風(fēng)險(xiǎn)和挑戰(zhàn)，主要體現(xiàn)在三個(gè)方面：

　　一是第二次交會(huì)對(duì)接在陽照區(qū)進(jìn)行，由于雜光干擾強(qiáng)烈，對(duì)測量設(shè)備敏感器的測量精度和相對(duì)導(dǎo)航的可靠性均造成較大的影響，對(duì)交會(huì)對(duì)接的可靠實(shí)施帶來了一定的風(fēng)險(xiǎn)。

　　二是由于組合體第一次實(shí)施分離控制時(shí)，有一系列的機(jī)械動(dòng)作，組合體能否按計(jì)劃精確地完成分離，是完成二次對(duì)接的關(guān)鍵所在。在這個(gè)環(huán)節(jié)，我們制定了一系列的應(yīng)急預(yù)案和措施，保證在異常情況下也能有效分離。

　　三是組合體分離時(shí)，在機(jī)械力的作用下，兩個(gè)航天器逐漸遠(yuǎn)離，由于作用力的不平衡性，可能會(huì)出現(xiàn)較大的姿態(tài)擾動(dòng)，對(duì)正常撤離產(chǎn)生一定的影響。如何控制好兩個(gè)目標(biāo)的相對(duì)姿態(tài)，保持好相對(duì)導(dǎo)航，也是二次對(duì)接任務(wù)的重點(diǎn)之一。

      分離原理  利用彈簧力將兩個(gè)航天器輕輕推開

　　據(jù)上海航天技術(shù)研究院研究員、交會(huì)對(duì)接大型地面試驗(yàn)系統(tǒng)原負(fù)責(zé)人陶建中介紹，“神舟八號(hào)”與“天宮一號(hào)”成功交會(huì)對(duì)接以后，兩個(gè)航天器組合體的連接主要依靠對(duì)接面上12把對(duì)接鎖，每把對(duì)接鎖的拉力3噸，共36噸，這12把對(duì)接鎖由兩組對(duì)接鎖系電機(jī)驅(qū)動(dòng)。

　　“當(dāng)‘神舟八號(hào)’與‘天宮一號(hào)’組合體的對(duì)接機(jī)構(gòu)控制器接到分離指令后，對(duì)接鎖系就將執(zhí)行分離指令，實(shí)施解鎖動(dòng)作，時(shí)間需要3-4分鐘；對(duì)接鎖解開后，將通過對(duì)接面上4個(gè)被壓縮的彈簧推桿的彈簧力，將兩個(gè)8噸多重的航天器輕輕推開?！碧战ㄖ姓f，“這個(gè)彈簧力并不大，只有幾百牛頓，相當(dāng)于幾十公斤。兩個(gè)航天器被推開后，將保持一定姿態(tài)，緩緩分離，直至準(zhǔn)備執(zhí)行第二次交會(huì)對(duì)接任務(wù)?！?/p>

　　在浩瀚無垠的太空，讓兩個(gè)交會(huì)對(duì)接的航天器組合體成功分離，是保證宇航員安全返回地球的前提。上海航天技術(shù)研究院在對(duì)接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，采取了多種“冗余”措施以確保航天器組合體分離，如果自動(dòng)分離不成功，還可以采取手動(dòng)分離或火工品分離。

　　自20世紀(jì)60年代以來，全世界共進(jìn)行了300多次太空交會(huì)對(duì)接活動(dòng)，航天器上所使用的對(duì)接機(jī)構(gòu)主要有兩大類：一類是“異體同構(gòu)周邊”式對(duì)接機(jī)構(gòu)，另一類是“錐-桿”式對(duì)接機(jī)構(gòu)。瞄準(zhǔn)世界先進(jìn)水平，我國對(duì)接機(jī)構(gòu)采用了導(dǎo)向板內(nèi)翻式的異體同構(gòu)周邊式構(gòu)型。

　　據(jù)陶建中介紹，我國自主研制的對(duì)接機(jī)構(gòu)與“國際空間站”、“和平號(hào)”空間站、航天飛機(jī)、“聯(lián)盟號(hào)”飛船等航天器所使用的對(duì)接機(jī)構(gòu)兼容，在對(duì)接原理、構(gòu)造、結(jié)構(gòu)尺寸上都保持一致。將來，如果我國要與國外進(jìn)行太空合作，對(duì)接機(jī)構(gòu)只需進(jìn)行適應(yīng)性的接口協(xié)調(diào)即可。

　　交會(huì)對(duì)接是航天領(lǐng)域中一項(xiàng)技術(shù)復(fù)雜、規(guī)模龐大、變量參數(shù)多的控制技術(shù)，為了得到一個(gè)高度可靠并且有容錯(cuò)和診斷功能的系統(tǒng)，在地面進(jìn)行仿真模擬試驗(yàn)是一個(gè)有效途徑。

　　“‘神舟八號(hào)’和‘天宮一號(hào)’對(duì)接機(jī)構(gòu)在‘上天’之前，已經(jīng)在地面上進(jìn)行1101次對(duì)接試驗(yàn)、647次分離試驗(yàn)?！碧战ㄖ姓f，“我國第一次太空交會(huì)對(duì)接任務(wù)完成得十分完美精確，所有步驟均按設(shè)計(jì)狀態(tài)進(jìn)行，沒有一處差錯(cuò)，沒有動(dòng)用一個(gè)預(yù)案。”

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