跳好「三支舞」 天舟天宮情定太空

原標題:跳好「三支舞」 天舟天宮情定太空

4月20日19時41分，首艘貨運飛船天舟一號在文昌航天發射場發射，之後這位「太空快遞員」將與天宮二號空間實驗室進行自動交會對接。

航天器的交會對接常被喻為「太空之舞」，該技術是建設載人空間站的關鍵。是繼美國、俄羅斯之後，第三個獨立掌握近地軌道交會對接技術的國家。

從2011年開始，神舟八號、九號、十號飛船先後與天宮一號交會對接，系統驗證了自動、手動交會對接等關鍵技術。

2016年，神舟十一號與天宮二號交會對接，更標誌著走向該技術的成熟應用階段。

剛剛拉開序幕的天舟一號任務，是空間站正式建設前的最後一次實戰。其間，天舟一號將與天宮二號3次「共舞」，向交會對接技術的更高「段位」發起挑戰。

第一舞：陽光下的「牽手」

航天科技集團公司五院（以下簡稱五院）天舟一號副總設計師張強介紹，由於天舟一號的發動機配置數量、推力大小和神舟飛船都不一樣，所以本次任務的交會對接，實際上是對現有技術新的驗證。

比起神舟飛船兄弟們，天舟一號的「舞技」大有提高。

過去神舟飛船和天宮目標飛行器在對接前，要先一點點「挪動腳步」，慢慢把位置對齊。而天舟一號已具備360度相位差的交會對接能力，和天宮二號在飛行軌道的任意相位差條件下，均可實現完美「牽手」。天舟一號上還新增了星敏感器，能確保交會對接過程中姿態更加精準。

另外，與以往交會對接要避開陽光不同，此次任務中，新研製的光學成像敏感器將首次在陽照區開展工作。就像人們迎著陽光看天空一樣，這要求敏感器等設備在刺眼的光照環境下找到目標，條件極為苛刻。這次試驗將有力檢驗「全天時」交會對接能力。

第二舞：眼花繚亂的「芭蕾」

第一支舞跳完后不久，天舟一號和天宮二號將分開手，拉開距離，擺好架勢，上演新的舞蹈。

這一次，天宮要轉體180度，天舟從它下方繞飛，同時也轉體180度，加速趕到天宮前方，從「前向」與它對接在一起。這一串令人眼花繚亂的動作，如同一段「太空芭蕾」。

五院天舟一號GNC（制導導航與控制）系統主任設計師劉宗玉介紹，繞飛是一種高難度太空動作，需要飛行器進行多次變軌和姿態機動來完成。繞飛主要在空間站多個艙段組裝，或是飛船需要騰空對介面時應用。天舟一號繞飛並前向對接，正是為了確保未來航天器能從多個方向與空間站對接而進行的演練。他說，未來空間站建設中不僅規劃了前後向水平對接，還有徑向垂直對接。

此前神舟十號載人飛船也開展過繞飛試驗，與之不同的是，天舟一號此次是全自動繞飛。當繞飛指令發出后，天舟的GNC系統會自主規劃出最優繞飛軌跡，自動進行變軌控制及姿態機動，無需操作人員干預。

第三舞：用「桑巴」取代「慢三」

神舟飛船完成交會對接，全過程需要大約2天時間。如果將其比作節奏舒緩的「慢三」，天舟一號與天宮二號的第三支舞，則像一段明快奔放的「桑巴」。

在天舟一號任務末期，五院科研人員為它和天宮安排了一次快速交會對接試驗，將驗證僅用6小時完成對接全過程的系列支撐技術。

該技術一旦驗證成功，將大大縮短航天員在飛船狹小空間里滯留的時間，減少不必要的體力與精力付出；還有利於將生物製劑等不宜長期運輸的物品儘快送達空間站。此外，如果航天器遇到突發緊急情況，快速交會對接有助於迅速實施搶修與緊急救援，能進一步地保證航天員的生命安全。

為了練就這項絕技，科研人員突破了航天器自主導航測定軌、自主快速制導等技術，將複雜的測定軌演算法和遠距離導引技術工程化，把原來遠距離導引段需要地面干預的工作，交由航天器的計算機自主進行。

交會對接技術的應用不僅局限於載人空間站建設，在深空探測任務中也將發揮巨大作用。五院航天器設計專家邵立民表示，該技術將支撐實施在即的嫦娥五號月球採樣返回任務，未來還將廣泛應用於各類深空探測工程中的飛行器組合。