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神舟十一号载人飞船与天宫二号对接

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发布时间: 2016-10-19 17:12:21来源: 千龙网

原标题:神舟十一号载人飞船历经四站“停泊” 与天宫二号在约393公里轨道运行 今日凌晨——

手牵手 拍下首张全家福

千龙-法晚联合报道(记者 李文姬)今日(19日)凌晨,神舟十一号在单独飞行两天后,终于迎来了与天宫二号的“太空婚礼”。神舟十一号和天宫二号通过前期变轨及姿态调整,都达到了最理想的对接轨道,从相距5公里开始,以特定速度开始对接,2名航天员对神舟十一号发出了对接指令,通过电子设备指挥工作,精准保持着对接航道。

为了更好地完成交会对接,科研人员专门设置了4个停泊点——5公里、400米、120米和30米。4次停泊后,“神十一”离“天宫”越来越近。捕获,缓冲,拉近,锁紧,中国太空罗曼史暂停3年之后,再次上演“太空之吻”。神舟十一号与天宫二号完成自动交会对接后,航天员打开天宫二号舱门,顺利进入空间实验室。

据悉,此次神舟十一号与天宫二号交会对接在约393公里的轨道上进行,比以前交会对接的轨道高了50公里,与未来我国空间站运行的轨道高度基本相同。交会对接实施期间,航天员景海鹏和陈冬在神舟十一号飞船返回舱值守。一旦自动交会对接出现问题,作为备份方案,他们将采用手控方式完成对接。

神舟“主动”捕获天宫

在科技人员精确控制下,神舟十一号载人飞船经过多次变轨,于今日凌晨1时11分转入自主控制状态,以自主导引控制方式向天宫二号逐步靠近。北京航天飞行控制中心就对接准备状态进行最终确认后,神舟十一号开始向天宫二号缓缓靠拢。

交会对接作为载人航天三大基本技术之一,是国际公认的技术难题。截至今天,我国已成功开展了7次空间交会对接,充分验证了自动和手控交会对接技术。与以前我国实施的交会对接相比,此次“太空之吻”有很大不同。

首先,神舟十一号与天宫二号交会对接在距离地面393公里的轨道上进行,这比我国之前交会对接的轨道高了50公里,与未来我国空间站运行的轨道高度基本相同。为此,飞控中心工作人员会对轨道控制策略和飞行程序进行相应调整,指令的发送时间和飞船返回轨道设计等都较以前有所不同。

在以前的交会对接中,两个航天器距离约120米时,作为目标飞行器的“天宫”交会测量设备会主动发光,供神舟飞船测量成像。而在此次任务中,神舟飞船变被动为主动,由神舟十一号主动发光,天宫二号来“反射”,神舟十一号主动捕获天宫二号。

科研人员向记者透露,这种改变有两个好处。首先,天宫被动式反射光,对太阳光的干扰抑制能力更强,飞船获得的图像更清晰,更利于对接。其次,主动发光需要供电,对航天器寿命有一定影响,被动式反射的话就不存在这个问题,符合未来空间站对长寿命的要求。

不过,交会对接完成后,两个航天器形成组合体飞行时,天宫二号就成为这个“新组合”的主导者,掌握起所有控制权。

此外,由中国航天科技集团公司五院研制的“对接天眼”——光学成像敏感器(CRDS)实现全新升级——在太阳杂光抑制能力、识别目标敏感器上有了大幅提升,敏感器首次捕获时间也由原来的约十秒缩短至不到一秒,也有助于更好地保障交会对接。

交会对接历经5次变轨、4站“停泊”

神舟十一号入轨后,经历5次变轨,到达与天宫二号相同的393公里高的轨道。两名航天员先回到返回舱,并且把返回舱与轨道舱之间的舱门关严。此外,他们还要穿上舱内航天服,做好保障措施。

通过前期变轨及姿态调整,新郎“神舟十一号”和新娘“天宫二号”都达到了最理想的对接轨道。从相距5公里开始,它们以特定速度开始对接,两名航天员对神舟十一号发出对接指令,姿控发动机在电子设备指挥下工作,精准保持着对接航道。随后还要经过400米、120米、30米几个“站点”的“停泊”, 飞船将通过敏感仪和通讯设备,检查位置、距离姿态是否合适。并根据情况进行调整,就这样一步一步接近。

如果到120米时,两个航天器的情况不合适,就要改为手动对接。而到了30米停靠站时,飞船上像手一样的捕获锁就伸出来了,像手一样先把天宫二号紧紧抓住。然后捕获锁回收,将两者拉近,当飞船和天宫的对接环完全对上以后,对接环里的12把钩锁就紧紧地钩钉在一起。至此,两个航天器完美对接,“太空婚礼”便大功告成,实现了这世界瞩目的“太空一吻”。

“天神”组合装有74个姿控发动机

记者了解到,在中国航天科技集团公司六院研制的液体火箭发动机大家族里,既有我国新一代绿色环保液氧煤油发动机,又有液氢液氧发动机,还有功能各异的常规发动机,以及这次为航天器提供轨道调整、姿态控制服务的小发动机,行业里都叫它们姿控发动机。

此次为神舟十一号飞船和天宫二号空间实验室上装载的姿控发动机共有74个,体型较小,承担姿态控制任务。

据航天六院质量技术部副部长谭松林介绍,当神舟十一号飞船助推和一、二级发动机陆续分离后,随着航天器上升到预定轨道的姿控发动机一直伴随航天器在轨服役。

9月份发射成功的天宫二号空间实验室,上面共装备有26个姿控发动机,既有490N的变轨控,还有150N的大姿控以及25N的小姿控发动机。而在神舟十一号飞船上发动机数量则多达48个,它们有的驻扎在返回舱里,有的坚守在推进舱中,有的是单元,有的是双元,品种多、功能强。

简单来讲,神舟十一号和天宫二号要实现太空的每一个动作,都得靠它们。这些姿控发动机,最大的双元2500N体重为12kg,最小的双元25N体重只有0.8kg。

科研人员告诉记者,所谓单元就是靠无水肼自身分解产生动力,双元就是靠四氧化二氮和甲基肼相遇后自燃产生动力。通俗些说,同样是提供动力吃饱饭,单元就是一碗白米饭,双元则是一碗阳春面卧个荷包蛋。

单台发动机需数十万次启动

记者了解到,当发射成功,到达预定轨道后,天宫二号会经历几次变轨,进入到高度约为384公里的运行轨道。

在神舟十一号发射前,天宫二号还会再次调整轨道至高度393公里的近圆对接轨道。而变轨控的任务就是在航天器改变轨道时提供动力,帮助航天器摆脱惯性速度,顺利到达下一个预定轨道。

然而,变轨才是第一步,这些发动机的存在都是为了天宫二号和神舟十一号精准对接。总的来说,姿态控制分别有三种情况:俯仰、偏航、滚动。

它们有不同的推力,实现的是不同的调整效果,大姿控负责粗调,小姿控则负责细调,还有的负责反推和平移。

总体而言,航天器在太空中的“一举一动”都得靠这些发动机提供动力,包括轨道提升、轨道修正、姿态控制、交会对接平移、返回再入制动等等。诸如“变轨”、“制动”、“刹车”、“点火”、“关机”,都是在描述它们的神通。

为了应付天宫二号空间实验室的多次变轨、调姿,发动机们要进行平均数十万次的单台启动,总工作时间(工作和间歇时间)可长达5-10年,可以全程陪伴天宫二号,并且伴随它接受神舟载人飞船和天舟货运飞船的多次造访。

在相对较低的轨道仍然会有稀薄的大气存在,因大气阻力影响,航天器的运行速度和轨道高度也会不断下降,所以发动机总是在调整中,通过多次微调实现轨道的相对稳定。因为很多无法预计的变轨和姿态调整,也需要多次启动关机来适应要求。

在神舟十一号和天宫二号上,发动机上安装有推进系统的自动控制设备。当航天器出现轨道偏离或需要姿态调整时,电子设备都可以自动感知到调整需求,并自动发出指令,它们对应的一个或者几个工作起来,实现航天器位置的精确控制。

此外,因为有了“推进剂在轨补加技术”,发动机可以在太空失重环境下边飞行边加油。

镜头特写 陈冬入“宫”差点“飞”过头 拍摄首张“全家福”

今天凌晨3时31分,天宫二号与神舟十一号牵手成功。而牵手的瞬间,恰好在我国境内上空。

自动交会对接实施期间,航天员景海鹏、陈冬在神舟十一号飞船返回舱值守,密切监视着飞船仪表盘上的各类数据和对接过程,认真执行各种指令发送操作,并通过天地通信系统,迅速准确地向地面报告交会对接实施情况。

按照任务实施计划,在成功完成交会对接之后,两个飞行器之间的对接机构形成了一个直径80厘米,长约1米左右的通道。通过这个通道,航天员就能够进入到天宫二号中。

然而,要进入天宫二号,航天员需要开启“三重门”。航天员首先要打开的是返回舱和轨道舱的舱门,这个过程大约耗时1小时左右。航天员必须先调整舱门两侧的气压,才能在安全的情况下打开这两道门。

打开这两道门后,航天员则需要面对最后一道,也是最难打开的天宫二号舱门。由于对接通道只有不到1米长、800多毫米粗,航天员想找到一个稳定的姿态开门并不容易。

此时,他们会使用手脚限位器帮忙,打开最后的一道门,进入天宫二号。

6时24分,景海鹏成功打开天宫二号舱门,和陈冬先后“游”进入天宫二号实验舱,陈冬还略显激动地差点“飞”过头,这时“老司机”景海鹏拉了他一把,让他抓住扶手稳定下来,随后两人敬礼并向全国小伙伴问好。此前,两人已经换好了蓝色的舱内工作服,打开设备包取出了手持摄像机,为之后打开轨道舱舱门时进行录像。

文/记者 李文姬

(责编:tibet)

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