科技日?qǐng)?bào)記者 崔爽 何亮

據(jù)中國(guó)載人航天工程辦公室消息，神舟十三號(hào)載人飛船入軌后順利完成入軌狀態(tài)設(shè)置，于北京時(shí)間2021年10月16日6時(shí)56分，采用自主快速交會(huì)對(duì)接模式成功對(duì)接于天和核心艙徑向端口，與此前已對(duì)接的天舟二號(hào)、天舟三號(hào)貨運(yùn)飛船一起構(gòu)成四艙(船)組合體，整個(gè)交會(huì)對(duì)接過(guò)程歷時(shí)約6.5小時(shí)。 

按任務(wù)實(shí)施計(jì)劃，3 名航天員隨后將從神舟十三號(hào)載人飛船進(jìn)入天和核心艙。 

這是我國(guó)載人飛船在太空實(shí)施的首次徑向交會(huì)對(duì)接，即通過(guò)天和核心艙下方對(duì)接口與空間站進(jìn)行交會(huì)并對(duì)接。

視頻素材來(lái)源：航天科技集團(tuán)五院  視頻制作：王宇

神舟八號(hào)以來(lái)，5艘飛船都是軸向?qū)樱鴱较蚺c軸向的夾角呈90度。

雖然只是方向變了90度，但難度大了不少。為確保徑向?qū)印笆仔恪比f(wàn)無(wú)一失，五院502所研制團(tuán)隊(duì)進(jìn)行了數(shù)年的技術(shù)攻關(guān)和大量地面實(shí)驗(yàn)，并在神舟十二號(hào)載人飛船返回地球前開展了與空間站的繞飛及徑向交會(huì)試驗(yàn)，為神舟十三號(hào)正式實(shí)施徑向交會(huì)驗(yàn)證了關(guān)鍵技術(shù)。

只有神舟載人飛船可以徑向交會(huì)對(duì)接

之所以要驗(yàn)證，是因?yàn)樯裰凼?hào)要以垂直的方式、徑向的方式，垂直向上，從下面和組合體進(jìn)行交會(huì)對(duì)接。這項(xiàng)技術(shù)的難度非常大，也沒(méi)有在太空中驗(yàn)證過(guò)，所以神舟十二號(hào)在回家之前要先到這個(gè)節(jié)點(diǎn)艙的徑向?qū)涌诘南路饺ピ囋?，看看這個(gè)控制系統(tǒng)是不是能夠正常工作。

徑向交會(huì)對(duì)接難度很大，當(dāng)時(shí)，北京航天飛行控制中心空間站任務(wù)總師孫軍介紹，徑向交會(huì)對(duì)接和之前采用的后向?qū)?、前向?qū)佑泻艽蟛煌Ｒ驗(yàn)樗菑暮诵呐摰南路絹?lái)接近，實(shí)際上飛船和核心艙在軌道高度上就有一個(gè)偏差，前向和后向?qū)邮窃谲壍劳瑯拥乃矫嫔系?，所以它的運(yùn)動(dòng)是比較穩(wěn)定的。由于軌道高度的偏差，不同高度的速度是不一樣的，所以就需要在這個(gè)徑向?qū)拥慕咏^(guò)程中，除了在徑向方向有速度的位置的改變以外，還要去控制它在速度方向的角度。所以這樣的整個(gè)對(duì)接過(guò)程它是高動(dòng)態(tài)的，是控制系統(tǒng)要實(shí)時(shí)的去敏感核心艙的位置，并且實(shí)時(shí)進(jìn)行控制。

而神舟載人飛船之所以要和空間站進(jìn)行徑向交會(huì)對(duì)接，孫軍表示，因?yàn)橐M(jìn)行航天員乘組的輪換，就會(huì)同時(shí)有兩艘飛船對(duì)接空間站，這樣（徑向交會(huì)對(duì)接）能夠提高進(jìn)駐空間站的通道和手段。而神舟飛船的發(fā)動(dòng)機(jī)、控制系統(tǒng)和敏感器，都是專門為全方位與空間站對(duì)接而設(shè)計(jì)的，所以只有神舟載人飛船能夠做得到和空間站進(jìn)行徑向交會(huì)對(duì)接。

據(jù)悉，為適應(yīng)空間站組合體不同構(gòu)型及來(lái)訪航天器不同?？繝顟B(tài)，實(shí)現(xiàn)與空間站前向、后向、徑向交會(huì)對(duì)接和分離，神舟團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)了新的交會(huì)路徑和繞飛模式，增加了繞飛、快速交會(huì)對(duì)接、徑向交會(huì)對(duì)接各項(xiàng)功能。

克服三大難點(diǎn) 飛船智能自主完成

航天科技集團(tuán)五院（以下簡(jiǎn)稱五院）總體設(shè)計(jì)部飛船型號(hào)系統(tǒng)總體副主任設(shè)計(jì)師高旭表示，徑向交會(huì)對(duì)接有“三個(gè)難”，也讓此次交會(huì)對(duì)接的“空中華爾茲”更加美妙絕倫，扣人心弦。

首先是持續(xù)控制姿態(tài)和軌道“難”。

對(duì)于前向、后向交會(huì)對(duì)接，其200米保持點(diǎn)是一個(gè)穩(wěn)定的保持點(diǎn)，即使發(fā)動(dòng)機(jī)不工作，飛船也能較長(zhǎng)時(shí)間保持穩(wěn)定的姿態(tài)和軌道。而徑向交會(huì)沒(méi)有穩(wěn)定的中途停泊點(diǎn)，需要持續(xù)對(duì)飛船的姿態(tài)和軌道進(jìn)行控制，推進(jìn)劑消耗大，故障處置難。

其次是姿態(tài)和相對(duì)位置確定“難”。

神舟載人飛船配有敏感器，它就如同飛船的眼睛，通過(guò)觀察星星和預(yù)設(shè)的標(biāo)志點(diǎn)等來(lái)確定自己的飛行姿態(tài)、與空間站的相對(duì)姿態(tài)相對(duì)位置等。但由于徑向交會(huì)過(guò)程中，飛船需由平飛轉(zhuǎn)豎飛等大范圍的姿態(tài)機(jī)動(dòng)，所以對(duì)“眼睛”能看到目標(biāo)和保證“眼睛”不會(huì)被復(fù)雜光照變化所干擾提出了更高要求。

最后是航天員手控交會(huì)模式“難”。

徑向交會(huì)對(duì)接過(guò)程中基本失去了地球這個(gè)最熟悉的參照基準(zhǔn)，測(cè)控條件變差，且相對(duì)動(dòng)力學(xué)運(yùn)動(dòng)特性與前向交會(huì)不同，這給手控交會(huì)模式下航天員的操作增加了難度。

據(jù)了解，此次徑向交會(huì)對(duì)接整個(gè)過(guò)程都是在制導(dǎo)導(dǎo)航與控制（GNC）系統(tǒng)指揮下，飛船智能自主完成的。

徑向交會(huì)和前向交會(huì)都是中國(guó)空間站載人飛船正常的交會(huì)方式，會(huì)在未來(lái)空間站載人交會(huì)對(duì)接任務(wù)中交替使用。

關(guān)鍵詞： 首次 徑向 交會(huì) 對(duì)接