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航天專家詳解神九飛天:須攻克人工手控難點

發佈時間:2012年06月16日 20:21 | 進入復興論壇 | 來源:中國新聞網 | 手機看視頻


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  6月16日18時37分21秒,中國“長征二號F”遙九運載火箭在酒泉衛星發射中心載人航天發射場點火起飛,將神舟九號載人飛船順利送入太空。中新社發 孫自法 攝

  中新網6月16日電 神舟九號飛船已於今日成功發射,攜三名航天員飛入太空。人們在密切關注的同時,也不禁發問:“神舟九號”的主要任務是什麼?有何技術創新及突破?存在著哪些風險?它對未來空間站的建設有何意義?對此,中國航天科技集團神舟九號飛船總指揮何宇和總設計師張柏楠接受媒體採訪,解説其中的內裏乾坤。

  從半年多前神舟八號飛船返回艙完美著陸的那一刻開始,中國首個空間實驗室“天宮一號”就一直在浩瀚的太空中靜候著神舟飛船的再一次到訪。而載著3名航天員的神舟九號飛船圓滿完成的與“天宮一號”的手控交會對接,也將中國航天事業推上了一個新的高度。

  手動交會對接

  “神九”的“處女秀”

  “神舟九號”是實施交會對接任務的第二艘飛船,早在“神舟八號”執行任務之前,便按照批生産模式,與“神舟八號”、“神舟十號”一起通過了生産測試。因此,在執行追蹤飛行器、交會對接、提供載人環境和上行載荷等任務方面,“神舟九號”與“神舟八號”並無二致。

  而“神舟九號”所面臨的新突破是要攻克“人控手動”的難點,與在軌運行的天宮一號目標飛行器進行載人交會對接。這是中國第一次進行手動交會對接試驗。

  張柏楠介紹説,手動系統在神舟飛船設計之初就一直存在,只不過以往任務中手動系統都是自動系統的備份,在自動系統運行良好的情況下,手動系統也就從未啟動過。

  神舟八號任務圓滿完成以後,設計團隊對整個飛船系統的可靠性進行了評估,並依此確定“神舟九號”執行首次載人交會對接任務。這是對載人空間運動控制、交會對接技術、組合體飛行技術、組合體載人環境保證以及整個飛船作為天地往返運輸系統的性能等眾多方面的一次全面、重大的考驗。

  在此之前,曾實施載人航天任務的神舟七號飛船,從嚴格意義上來講,還只是一個試驗性飛船,雖然也搭載了3名宇航員,但主要任務是在於突破出艙活動。而“神舟九號”不僅要為天上的目標飛行器送人送貨,還要將“天宮一號”上的部分物品帶回來,是第一次全面實現天地往返運輸。

  對於“神舟九號”與“神舟七號”的差別,何宇的闡述更加生動:“‘神舟七號'航天員還是在‘坐飛船',從發射到返回都採用自動控制,不需要人手動干預。而‘神舟九號'進行人控交會對接,對航天員來説就已經是在‘開飛船”了。航天員要掌握飛船姿態和軌道的控制權,就如同我們開車,既要控制方向,又要控制速度。”

  何宇介紹道,這套手控交會對接系統瞄準的是未來空間站的建設,所有産品都在原來飛船的基礎上進行了升級換代,具備交會對接能力和上行300公斤載荷的能力,完全適應未來空間站天地往返運輸系統的要求。

  同時,“神舟九號”與“天宮一號”完成交會對接之後,航天員要進入到另一空間——飛船與目標飛行器對接後形成的組合體飛行器,並將其作為一個完整的飛行器來進行姿態控制、能源控制、信息控制、艙內環境控制等,在全新的飛行器裏開展各項空間站試驗,進行生活、值班、鍛鍊等活動,這都是前所未有的。

  反復多項試驗

  風險控制紮實有力

  “中國載人航天工程的特點之一就是技術跨度非常大,每一艘飛船都有很大的突破,而每一項突破的落腳點都是放在嚴格的風險控制之上的。每一項新技術需要驗證的內容都很多,很多設計環節控制住了就能成功,控制不住才構成風險。但即使有風險,我們也有相應的預案來化解。”何宇這樣説到。

  “神舟九號”是中國首次實施載人交會對接任務的飛船,在與“天宮一號”成功實現交會對接之後,航天員將進入天宮一號目標飛行器。

  專家分析,雖然目前“天宮一號”在軌狀態良好,但一直沒有航天員進入,其空間環境是否適合人生存,還要進一步驗證。另外,本次任務對組合體載人環境保障的要求也很高,對大氣壓力、供氧能力、空氣溫濕度以及有害氣體控制等方面都要進行嚴格的風險控制。

  為此,“神舟九號”進行了多次人控交會對接試驗。最多的試驗就是數字模擬倣真,包括蒙特卡洛打靶法等;同時還有半模擬倣真,依靠實驗設備和模型進行驗證;還有全物理倣真,完全模擬兩個飛行器平移姿態的變化,航天員控制操作手柄來驗證交會對接技術。

  從反復試驗的結果來看,“神舟九號”與以往的飛船相比,可靠性更高、時序更合理、故障處置余量更大,安全性自然得到了顯著提高。

  打造宜居飛船

  “神女”首次飛天

  隨著“神舟九號”的成功發射,肩負手動交會對接任務的三位航天員,尤其是其中唯一一位女航天員引起了人們的熱議。在本次任務中,航天員將進入天宮一號工作和生活,開展相關空間科學實驗,並在完成預定任務後返回地面。

  執行此次任務對航天員的身心都是極大的考驗,對眼手協調性、操作精細性、心理素質等要求都非常高。

  而女航天員的選拔更像是在雞蛋裏挑骨頭,甚至皮膚上的疤痕、口氣、蛀牙及腳繭都不能有。因為在太空中,最細小的瑕疵都可能造成大麻煩甚至災難事件。嚴酷的條件可能引起疤痕出血,密閉艙室則會加劇身體異味。

  張柏楠説,針對女航天員的飛天,神舟九號飛船團隊開展了專項設計和專項試驗,反復核算,專項驗證、評審。而飛船作出的一些適應性修改,比如座椅、航天服等,都是根據女航天員的實際情況進行的調整,並嚴格控制質量,為飛天“神女”創造了非常好的生活條件。

  另外,“天宮一號”的設計也非常人性化。據何宇介紹,“天宮一號”有效活動空間15立方米,包括兩個睡眠區、一個儀錶顯示區、一個空間科學實驗區、一個在軌鍛鍊區。其中兩個睡眠區均採取私密性設計,彼此之間有隔斷。睡眠區安放的睡袋也已經固定好,被褥則由航天員自備自換。每個臥室也都裝有電話,便於航天員們互相聯絡,宜居性很強。

  通過儀錶顯示區,航天員們可以實現與地面之間的天地雙向可視通話,首次實現跟地面的視頻聯絡。

  本次“神舟九號”發射任務將從發射、運行、交會對接、返回、故障處理、故障預案等各個方面全方位地驗證改進後的飛船性能,為未來空間站建成比較完善的天地往返運輸系統打下堅實的基礎。首次載人交會對接任務的圓滿完成,預示著中國航天已經越過了執行空間站工程的一道關鍵門檻,並向著“2020年建設中國自己的空間站”的太空築巢之夢邁出了重要一步。(劉斐 孫喆)

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