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神八和天宮進行兩次交會對接 返回艙將重返地球

發佈時間:2011年11月01日 01:24 | 進入復興論壇 | 來源:北京晨報


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二次對接示意圖134 內蒙古自治區蘇尼特右旗以西阿木古朗草原

  如果把首次交會對接任務比做一場“太空大戲”的話,那麼神舟八號與天宮一號的對接無疑是此次演出的高潮。神舟八號飛船成功發射升空後的兩天內,兩個重達8噸的“龐然大物”在距離地球350公里外的太空中實現完美對接。完成交會對接的使命後,“神八”將結束自己的太空之旅,重返地球,主著陸場位於內蒙古自治區蘇尼特右旗以西阿木古朗草原。

  交會對接前“天宮”先掉頭

  交會對接任務是我國載人航天的第二步,包括交會和對接兩個過程,就像是兩個情人的見面與牽手。此次交會對接是我國兩個航天器首次在茫茫太空實現整體飛行。順利實現這項關鍵技術,對下一步空間站的建立起到決定性作用。

  要讓兩個飛行器在彼此距離上萬公里的太空能夠相互找到對方,並不是一件容易的事。

  中國航天科技集團天宮一號副總設計師白明生介紹説,在約會見面之前,在太空中遨遊的天宮一號 要“降軌調相”, 從飛行狀態轉換成對接狀態,並把自己調整到最佳狀態,溫度調整到20度,壓力調整到人體適宜的壓力,而且還要“掉頭”,靜候對接的最佳時刻,迎接“情人”的到來。

  52公里“路口”兩者相見

  中國航天科技集團天宮一號總設計師張柏楠説,神舟八號飛船進入軌道時,距離天宮一號大概有上萬公里,它要追上天宮一號,還要保證相對速度非常小,因為如果速度太快,輕則把目標飛行器撞跑了,重則就是兩個飛行器撞壞。

  飛船入軌後將進行五次變軌,一點點接近天宮一號,到達距天宮一號後下方約52公里處,這個距離就像到了高速公路的路口,飛船就能看見目標飛行器了。

  四個停泊點保證牽手無誤

  “天宮”和“神八”相見後,“神八”要不斷確認位置,調整速度和角度。專家介紹説,從52公里距離到對接,為了保證每一步準確對接,中間設立了4個停泊點,分別是5公里、400米、140米和30米。而其中最關鍵步驟是在距離天宮一號140米處測試對接機構傳感器,從而確定飛船的對接狀態是否已經到位。

  在這個從見面到牽手的關鍵步驟中,這位叫做“神八”的情郎必須十分謹慎,是每走一步就停下來看一步,確保每一步都準確無誤,直到成功牽手。

  “神八”伸手抓住“天宮”

  完成交會任務後,就進入最後的牽手環節——對接,在15分鐘之內,兩者要完成捕獲、緩衝、拉近和鎖緊四個過程。

  對接就像火車車廂之間的挂鉤連接,航天器對接也是這樣的過程,只是更加複雜,更有難度,要讓兩個重達8噸的航天器嚴絲合縫,對精度有著非常高的要求。在對接過程中,兩者的相對速度要從7.8公里/秒降到0.2米/秒,神八飛船上有個像手一樣的捕獲裝置,會先伸出來把天宮一號緊緊抓住。兩個8噸重的飛行器高精度對接,就像靶場射擊,對接機構中小到指甲大小的齒輪和針頭大小的接口都要嚴絲合縫。

  新組合體由“天宮”掌控

  在交會對接的“四幕戲”上演後,兩者就成為一個整體,開始連體飛行,成為一個小家庭,開展一段短暫而美妙的太空之旅。天宮一號則掌握著所有控制權,神舟八號飛船處於停靠狀態。相當於兩個人合成一個人,這一個人的大腦是由天宮一號控制,這個技術恰恰是空間站將來要運行和管理的技術。未來,空間站會不斷有實驗艙進行相互對接,那麼多飛行器不能各幹各的,而是要對組合體進行管理。

  14天裏小兩口牽手兩次

  這個“小家庭”將飛行12天左右,擇機進行第二次交會對接。先是對接機構解鎖,兩個飛行器分離,神舟八號飛船撤離至距天宮一號目標飛行器140米處停泊,進行第二次交會對接,再次構成組合體。

  組合體繼續飛行兩天后,它們將不得不面臨“分手”,兩個飛行器再次分離,神舟八號飛船撤離至距天宮一號5公里外的安全距離,交會對接試驗結束。

  此後,神舟八號飛船按預定返回程序飛行,返回艙返回主著陸場。天宮一號目標飛行器變軌升至高度約370千米自主飛行軌道運行,等待下一次交會對接。

  ■權威解析

  交會對接類似針尖對針尖

  如果把“ 神八”與“天宮”的對接比喻為兩個“肌體”連接的話,二者之間電路的電連接器,毫無疑問承擔著導通兩個“肌體”經絡的角色。那麼“天宮”與“神八”之間是如何對接的呢?科研人員為我們做出了解釋。

  中國航天科技集團公司九院693廠的科研人員介紹説, 天宮一號與神舟八號的對接,有點類似于軍用加油機與戰鬥機之間的對接。空中加油時,加油機內的工作人員將軟管放出機外,軟管下的黃褐色信號燈閃亮。受油機的駕駛員收到準備妥當的信號後,便調整好自己飛機的位置,再把受油管伸入喇叭形錐套,只要自鎖機構鎖緊之後,燃油便自動流向受油機。這種對接,需要兩機飛行員的操作和配合,而且是在大氣層內完成。

  而神舟八號與天宮一號的對接與飛機空中加油有類似之處,但複雜得多。除去抗熱真空、紫外線輻照、原子氧腐蝕等一系列殘酷的太空環境不説,在浩瀚的宇宙空間環境中,天宮一號4隻直徑3.8厘米的電連接器插頭,必須在準確的時間內完成與“神八”對接口上四隻插座的對接,這無異於塵埃與塵埃的碰撞,針尖與針尖的對接。

  就是這看似簡單的對接,使“ 神八”與“天宮”合二為一,成為名副其實的空間站。小小電連接器肩負著牽一髮而動全身、打造空間站“生命通道”的使命。因此,有人把這種電連接器比喻為“紅娘”、“臍帶”,還有人比喻為“橋梁”和“經絡”,無論何種比喻,其實都是對其作用和價值的闡述。

  ■技術突破

  回收系統有七大創新

  為保障“神八”安全著陸,科研人員對飛船回收著陸系統進行了七大創新。

  一,更完善的回收著陸工作程序。

  對飛船返回段的工作程序進行了補充完善,使得飛船在回收著陸過程中能夠自主應對更多可能狀態的故障模式。

  二,可靠性更高的降落傘子系統。

  對飛船返回著陸階段的核心設備降落傘,在構成、結構、材料等多方面實施了改進,降落傘的整體工作可靠性得到進一步提高。

  三,更優化的程序控制子系統。

  對回收著陸分系統內程序控制子系統進行了系統的歸併、分離、重組,優化了電磁兼容性,同時對相關産品的外形、重量進行了優化。

  四,新研的著陸反推發動機。

  為適應交會對接任務要求,對飛船著陸緩衝階段工作的重要設備——著陸反推發動機進行了重新研製設計,新研的著陸反推發動機能夠更好地適應目前飛船的返回狀態,保障更優的著陸速度。

  五,γ表實現了國産化,性能更優。

  飛船著陸緩衝階段工作的重要設備——γ表,實現了徹底的國産化。

  六,適應更嚴苛的工作條件。

  針對交會對接任務要求更為嚴苛的空間環境條件和長期在軌運行的要求,完成了多項改進設計,並完成了大量的驗證試驗、拉偏試驗、儲存試驗,以確保回收著陸分系統完全滿足更高的要求。

  七,全面、細緻的可靠性分析、驗證工作。

  神舟八號飛船研製過程中完成了更全面的回收著陸分系統的半實物倣真試驗,建立了完善的回收著陸分系統的可靠性評估系統,完成了大量的可靠性試驗,確認了交會對接任務的高可靠性指標。

  1連體飛行12天左右,“神八”與“天宮”進行第二次交會對接。首先是對接機構解鎖,兩飛行器分離。

  2“神八”撤離至距“天宮”140米處停泊,進行第二次交會對接,再次構成組合體。

  3組合體繼續飛行2天后,兩飛行器再次分離。

  4神舟八號返回艙返回主著陸場,天宮一號升至高度約370千米軌道運行,等待下一次交會對接。

    本版撰文 晨報記者 韓娜

熱詞:

  • 天宮
  • 交會對接
  • 對接機構
  • 牽手
  • 航天器對接