上演“浪漫之吻”:天舟二号与天和核心舱完成自主快速交会对接

  • 时间:2021-10-24 22:59  来源:未知   作者:admin   点击:

  央广网北京5月30日消息(记者孙鲁晋 张棉棉)据中央广播电视总台中国之声《新闻纵横》报道,5月29日,天舟二号货运飞船成功发射,并在约8小时后,30日凌晨5点01分,与天和核心舱顺利实现自主快速交会对接。天舟二号与天和核心舱完成交会对接后,转入组合体飞行阶段,将按计划开展推进剂补加和空间应用项目设备测试等工作。太空中如何上演“浪漫之吻”?

  5点01分,北京航天飞行控制中心一片欢腾。天舟二号货运飞船与天和核心舱顺利完成交会对接,“甜蜜一吻”让地球上无数人心潮澎湃。北京航天飞行控制中心副主任孙军为本次交会对接任务打100分,“天舟二号脱离火箭后进入预定轨道,我们立刻判断它的状态正常后,就启动了自主快速交会对接的模式。天舟二号经过自主变轨,循地段的飞行,接近段的飞行和最终平移靠拢段的飞行,自主和天和核心舱进行交会对接。”

  交会对接,是两个航天器(如飞船、空间实验室、空间站等)在空间轨道上会合并在结构上连成一个整体的技术,是实现空间站、太空平台和空间运输系统的空间装配、回收、补给、维修、航天员交换及营救等在轨道上服务的先决条件。

  相较于天舟一号,天舟二号增加了“全相位全自主交会对接方案”,“全相位”就是无论目标飞行器在入轨时和空间站的相对位置是1/4圈、半圈,哪怕整圈,“天舟”都可以以最快速度或者在规定时间点实现对接,而不用专门根据空间站的位置来选择飞船发射时间,真正实现了全天候发射。中国航天科技集团五院天舟二号货运飞船系统副总设计师张强说:“这是我们自主快速交会对接技术第一次真正有实际价值的应用,这是一个要点。二是自主,我们进一步降低对地面、对人员的压力和需求。三是快速,在一定条件下我们能够在尽量短的时间内完成对接。”

  “全自主”就是从飞船入轨到交会对接成功,全程不需要人工干预,船上控制器自主规划完成。据介绍,以往飞船的交会对接从发射到具备交会对接条件需要大约2天时间,过程中还需要大量人工参与。例如天舟一号在远距离段需要人工辅助把飞船引导到距天宫二号一定的位置,然后由飞船自主完成近距离交会对接。

  而这一次,天舟二号增加了远距离自主导引,飞船可以利用北斗导航的位置信息来实现远距离的全自主导航计算及其制导与控制。其最大的特点就是“快”,整个过程历时8个小时左右,无需地面干预,就像无人驾驶汽车一样。就是说,以后天舟飞船对空间站的造访过程中,人只负责监视,整个交会和对接完全自主完成。中国航天科技集团五院天舟二号货运飞船系统副总指挥李志辉说:“快速交会对接不仅可以缩短航天员在飞船狭小空间中滞留的时间,减少航天员不必要的体力与精力付出,同时也可以保证一些‘时鲜货’,比如生物制剂等尽快送达空间站;安全方面,如果空间站等航天器突遇紧急情况,可以迅速做出反应,向空间站提供各种急需的物资或救助被困的航天员。”

  天舟一号货运飞船完成交会对接动作主要依赖地面测控,通过地面生成的轨道参数注入指令,比如货运飞船发动机开机,开机时长、开机点位都要靠地面指令,测控人员压力很大。相比之下,天舟二号货运飞船上这种全新的快速交会对接技术大大提高了效率。

  李志辉介绍:“在硬件条件不变的前提下,快速交互对接系统提前安排好入轨后的动作时序,节省指令在天地间传达的时间,也免去地面临时注入程序的流程,及时找准货运飞船与空间站核心舱交会的切入点,交会对接的速度更快了。最直观的是,软件性能提升后,交会对接阶段地面飞控人员能从高度紧张的状态中解放出来,可以让飞控人员少参与事务性的工作,发挥所长,完成更有挑战性、创新性的工作。”

  为保证系统整体可靠性,天舟二号的自控与手控系统间通过设计不同的信息接口实现了相互故障隔离,但必要时又可以实现可靠的模式切换,也就是在自控模式下,通过地面注入指令或航天员手控指令迅速转入手控遥操作模式,操作中,可以通过地面注入指令或航天员手控指令转入自控模式。

  与此同时,天舟二号货运飞船要把物资和设备送进核心舱,要实现推进剂补加,就要在船舱间建立起高可靠的刚性连接,这就必须依赖对接机构分系统。中国航天科技集团八院货运飞船对接机构分系统副主任设计师丁立超说,为了适应天和核心舱22吨级对接目标以及未来空间站180吨的对接任务,让货运飞船的主动对接机构与核心舱的被动对接机构“温柔”地“吻”上去,八院805所设计师对第一代对接机构进行升级改进。“我们创新性地提出了可控阻尼的控制思路,来缓冲大吨位航天器对接过程中产生的撞击能量,在经过544次仿线次地面试验后,设计师充分验证阻尼器的各项功能和性能指标,使原本8吨的对接能力提升到74吨,乃至180吨,大大提升了大型航天器对接的可靠性和安全性。”

  在核心舱与货运飞船成功对接后,组合体飞行模式下,为确保各舱段及货运飞船自身的发电能力,核心舱与货运飞船将实现并网供电。

  届时,核心舱可以为货运飞船提供最高2000瓦的供电。虽然与核心舱这位“大户”相比,货运飞船供电能力仅有核心舱供电能力的三分之一,但中国人自古崇尚“礼尚往来”,中国航天科技集团八院货运飞船电源分系统主任设计师王振绪说,在关键时刻,货运飞船也能为核心舱提供1000瓦左右的供电,贡献微薄的力量。“核心舱给货运飞船供电,主要是考虑到货运飞船对接在核心舱的尾部,且货运飞船太阳电池翼体积较小,容易受到空间站其他组合体的遮挡。货运飞船给核心舱供电,则是为了应对未来空间站可能会出现的极个别特殊情况,这也彰显了整个空间站组合体供电的灵活性和可靠性。”

  为了接受来自核心舱2000瓦的电力馈赠,货运飞船自身需要经历一个高压并网适应过程。针对以上问题,研制人员开展了一系列的验证实验,确保满足货运飞船正常运行要求。

  货运飞船在与核心舱并网供电的时候,多余的电怎么处理?研制人员自有办法。王振绪说:“天舟二号舱内安装有分流调节器,通过分流调节器,可以将太阳电池翼多余的电分流。后续还会有多个组合体联合供电的挑战,但电源分系统总能适应。这是空间站时代电源分系统的智能化管理。”

  结果圆满,但这次飞行任务却经历了“两次推迟发射”的波折,面对突如其来的困难和挑战,中国航天人再一次展现了严肃认真、科学求实的工作作风,不畏艰险、不惧艰辛的优秀品质,更展现了事不避难、义不逃责的责任担当。

  长五B遥二火箭拉开中国空间站在轨建造大幕,成功打响中国空间站在轨建造工程第二战,为后续任务的顺利实施奠定了基础。本次发射是长征系列火箭的第371次发射。长征七号遥三运载火箭作为一枚“冰箭”,在文昌30多度的高温中经历了推进剂两次全部卸出、三次加注,在塔架上停留了13天,这其中,有哪些不为人知的细节?

  5月19日晚上21时40分,距离长征七号遥三运载火箭发射不到3小时,指控大厅中大屏幕数据信息显示:“一个压力值参数异常!”发射大厅顿时陷入寂静。彼时,火箭箭体已完成加注,尾舱内一直处于热氮气吹除的状态。

  接着,两名总装人员换好服装、戴好面罩,从50公分见方的舱门钻进箭体。舱内一片漆黑,气体吹除的声音震耳欲聋,但他们无暇顾及密闭空间的憋闷和零下183℃的严寒,继续攀爬在箭体结构件上,仔细镇定地摸索着检漏点。

  “找到了!”两次核查后,问题暴露,但很快后方传来消息,这并不是元凶。5月19日晚上,距离发射预定时间还有不到2小时,型号负责人一致决定:“推迟发射。”5月20日,试验队员先后分4拨再次进舱排故,发现新问题,并经过系列措施扭转局面,大家计划迎接5月21日凌晨的发射。

  没想到,负8小时推进剂补加之后,异常再次出现,发射再度推迟。在采访中,长征七号运载火箭试验队现场01指挥员、主任设计师徐利杰说的最多的两个字就是“责任”。他说,2年11次任务,环环相扣,就像接力赛跑,每发任务的成败都将关乎中国空间站建造计划能否顺利实施。本次任务作为中国空间站工程建造阶段承上启下的关键之战,代表国家形象、牵动亿万人心,使命光荣、责任重大。因此,无论如何都不能带一点隐患上天。“作为年轻一代的一线科技工作者,我们要立足重大工程任务,努力实现高水平科技自立自强。”

  长征七号运载火箭是名副其实的“冰箭”。火箭第一次推迟发射后,试验队员发现,箭体出现结冰现象。这样一枚“冰箭”在大量的低温燃料加注后暴露这么长时间,在我们航天史上还是第一次。

  5月的海南,酷暑难耐,室外温度36℃,湿度达到了90%以上,“冰箭”中则是零下183℃的低温。“冰火两重天”考验着长征七号运载火箭,也考验着每一名试验队员。箭体上,氧箱前的短壳上,冰块一个接一个,大的足足有30-40厘米长,10厘米宽。队员们用现有工具小心翼翼地凿冰,还专门有人拿着兜子接冰,唯恐冰块伤到产品。这批天津“大火箭”的总装团队里,90后年轻人占九成以上。摸排故障期间,队员们眼睛里夹杂红血丝,双腿起满了痱子,却没有一个人往后退。这群“第一批见到火箭”、发射现场“最后一批撤岗”的火箭青年再次用实际行动续写了“后墙不倒”的铮铮誓言。

  据中国载人航天工程办公室消息,天舟二号货运飞船入轨后顺利完成入轨状态设置,于5月30日5时01分,采用自主快速交会对接模式,精准对接于天和核心舱后向端口,整个过程历时约8小时。

  据中国载人航天工程办公室消息,天舟二号货运飞船发射任务,因技术原因推迟实施,发射时间另行确定。

  记者从中国载人航天官方网站获悉,5月16日,天舟二号货运飞船与长征七号遥三运载火箭组合体已转运至发射区。

  5月29日,天舟二号货运飞船成功发射,并在约8小时后,30日凌晨5点01分,与天和核心舱顺利实现自主快速交会对接。六合天将图库