(今日消息)6.5小時(shí)→2小時(shí)！創(chuàng)世界紀(jì)錄！天舟五號是如何做到的？

【今日消息-6.5小時(shí)→2小時(shí)！創(chuàng)世界紀(jì)錄！天舟五號是如何做到的？】

據(jù)中國載人航天工程辦公室消息，12日10時(shí)03分，滿載貨物的天舟五號貨運(yùn)飛船在長征七號運(yùn)載火箭穩(wěn)穩(wěn)地托舉下點(diǎn)火發(fā)射。12時(shí)10分，天舟五號采取自主快速交會對接模式，成功對接于空間站天和核心艙后向端口，2小時(shí)的快速交會對接創(chuàng)造世界紀(jì)錄，中國航天員首次在空間站迎接貨運(yùn)飛船來訪。交會對接完成后，天舟五號將轉(zhuǎn)入組合體飛行段。

快速交會對接時(shí)間從此前的6.5小時(shí)到現(xiàn)在的2小時(shí)，究竟是如何完成的？首次在有航天員駐留的情況下進(jìn)行貨船交會對接，有哪些特別之處？

交會對接僅用2個(gè)小時(shí)

創(chuàng)造世界紀(jì)錄

天下武功唯“快”不破。天舟五號貨運(yùn)飛船與中國空間站組合體交會對接的速度是世界最快，從按下發(fā)射按鈕到與空間站組合體進(jìn)行后向交會對接，天舟五號貨運(yùn)飛船僅用2個(gè)小時(shí)。

中國航天科技集團(tuán)五院天舟五號貨運(yùn)飛船GNC系統(tǒng)副主任設(shè)計(jì)師胡海霞介紹，之前世界上最快速的交會對接最短用時(shí)紀(jì)錄是在空間站層面，是2020年10月14日由俄羅斯的聯(lián)盟MS-17創(chuàng)造的3小時(shí)3分鐘?！斑@次的快速交會對接只用了2個(gè)小時(shí)，是天舟五號實(shí)現(xiàn)的跨越式大目標(biāo)?！?/p>

實(shí)際上，不僅是天舟五號貨運(yùn)飛船，“快”是天舟系列貨運(yùn)飛船的顯著特點(diǎn)，也是核心難點(diǎn)。2017年9月12日，我國利用天舟一號成功開展與天宮二號空間實(shí)驗(yàn)室的6.5小時(shí)快速交會對接在軌試驗(yàn)，成為世界上第3個(gè)掌握近地快速交會對接技術(shù)的國家。2021年以來，天舟二號、天舟三號、天舟四號在與天和核心艙交會對接時(shí)，均采用自主快速交會對接方案，實(shí)現(xiàn)了技術(shù)的持續(xù)進(jìn)步。

中國航天科技集團(tuán)五院貨運(yùn)飛船系統(tǒng)總體主管設(shè)計(jì)師潘威振說，從6.5小時(shí)縮短到2小時(shí)，首先要對流程進(jìn)行重新設(shè)計(jì)?！疤熘鄱柕教熘鬯奶柖际?.5小時(shí)的交會對接模式。這次我們將交會對接遠(yuǎn)距離導(dǎo)引這一部分6個(gè)脈沖減少到2個(gè)脈沖，通過2個(gè)脈沖的綜合修正，大大縮短交會對接時(shí)間。從船箭分離到對接接觸，中間大約是2個(gè)小時(shí)的時(shí)間。通過這項(xiàng)技術(shù)，我們也可以為后續(xù)的應(yīng)急任務(wù)做準(zhǔn)備，相當(dāng)于可以用更短的時(shí)間完成對接。”

“6個(gè)脈沖壓縮為2個(gè)脈沖”

是什么概念？

飛船離開火箭后，飛船很快進(jìn)入遠(yuǎn)程導(dǎo)引段。本次任務(wù)中，優(yōu)化了交會對接的控制制導(dǎo)策略，將遠(yuǎn)距離導(dǎo)引過程由多圈次壓縮為不到一圈，將多次變軌壓縮為兩次綜合機(jī)動，這一部分用時(shí)由原來的約4個(gè)多小時(shí)減少到約1個(gè)小時(shí)。

此外，科研人員還減少飛船在近距離自主控制階段用以確認(rèn)狀態(tài)的停泊點(diǎn)，類似動車組減少經(jīng)停站的數(shù)量。比如，原來在到達(dá)指定位置前，飛船有5公里、200米等多個(gè)保持點(diǎn)，現(xiàn)在經(jīng)過流程設(shè)計(jì)取消了保持點(diǎn)，直接奔著最終指定位置400米去了。飛船只需要開足馬力往前飛，速度自然快了很多。

胡海霞表示，為實(shí)現(xiàn)2小時(shí)快速交會對接，科研人員提前做了大量準(zhǔn)備，不僅在天舟二號時(shí)，在軌進(jìn)行過一次2小時(shí)交會對接試驗(yàn)，還在地面上進(jìn)行了大量測試。目前，近距離自主控制階段時(shí)長由2個(gè)多小時(shí)縮短為約40分鐘。“現(xiàn)在經(jīng)過多次在軌飛行，我們更有信心，技術(shù)更成熟，這次是直接奔著更近的目標(biāo)去接近?！?/p>

天舟五號還提供了多種不同的對接選項(xiàng)。中國航天科技集團(tuán)五院貨運(yùn)飛船GNC主任設(shè)計(jì)師劉宗玉說，根據(jù)火箭入軌條件，它也可以自動調(diào)整為3到6.5小時(shí)，甚至?xí)r間更長的對接方案。由于天舟五號任務(wù)是首次在有航天員駐留的情況下進(jìn)行貨船交會對接，航天員進(jìn)行手控遙操作對接也成了一個(gè)備份選項(xiàng)。“如果天舟五號自控系統(tǒng)出現(xiàn)故障，可以轉(zhuǎn)化成航天員進(jìn)行手控遙操作對接，航天員在空間站上如同坐在飛船上能駕駛飛船進(jìn)行對接?！?/p>

從6.5小時(shí)到2小時(shí)

背后有怎樣的重要意義？

2小時(shí)快速交會對接技術(shù)對飛船飛行要求很高，在此次飛行任務(wù)中實(shí)現(xiàn)突破，對于中國空間站的長期在軌運(yùn)營具有重大現(xiàn)實(shí)意義。

胡海霞表示，中國空間站在距離地面約400公里的軌道上運(yùn)行，天舟五號僅用2小時(shí)就飛抵對接，可謂實(shí)現(xiàn)了“太空貨運(yùn)專列”到“太空貨運(yùn)高鐵”的升級，讓航天員們的幸福感“直線拉滿”，讓太空見證新的“中國速度”。“可以極大提高我國太空緊急救援能力，大大縮短運(yùn)輸時(shí)間，使運(yùn)輸特殊鮮活試驗(yàn)品成為可能。如果將該技術(shù)應(yīng)用于神舟載人飛船，將大大減少航天員赴空間站的飛行時(shí)間?！?/strong>

不僅如此，從6.5小時(shí)到2小時(shí)，天舟五號快速交會對接的成功實(shí)施更代表著我國的空間交會對接技術(shù)更趨成熟。“這標(biāo)志著我國的自主定軌技術(shù)精度更高，姿態(tài)軌道控制精度更高，綜合制導(dǎo)技術(shù)水平更高，飛控流程更加優(yōu)化；也標(biāo)志著交會對接模式更加多樣化、功能更加豐富、適應(yīng)能力更強(qiáng)，即我國的空間交會對接技術(shù)更趨成熟。”