作者 馬帥莎 薛英民 時(shí)小丹

11月1日，夢(mèng)天實(shí)驗艙在數百公里外的太空與空間站組合體完美對接，再次上演“萬(wàn)里穿針”神技，成功對接于天和核心艙前向端口，整個(gè)交會(huì )對接過(guò)程歷時(shí)約13小時(shí)。

為何“夢(mèng)·天之吻”是“難”上加“難”？

據中國航天科技集團五院502所空間站實(shí)驗艙主任設計師宋明超介紹，這次夢(mèng)天實(shí)驗艙與三個(gè)月前發(fā)射的問(wèn)天實(shí)驗艙個(gè)頭差不多，但交會(huì )對接過(guò)程卻是“難”上加“難”。

夢(mèng)天實(shí)驗艙入軌后，太陽(yáng)與軌道夾角較大，太陽(yáng)帆板發(fā)電能力弱，能源緊缺，如果不能在規定的時(shí)間內完成交會(huì )對接，就需要中斷自主交會(huì )對接過(guò)程，緊急調整“夢(mèng)天”的姿態(tài)，使其連續對日定向來(lái)保證能源的供應。

“夢(mèng)·天之吻”的第二個(gè)“難”在于，“問(wèn)天”交會(huì )對接時(shí)，空間站組合體是只有天和核心艙一個(gè)艙段的對稱(chēng)構型，“夢(mèng)天”交會(huì )對接時(shí)，空間站組合體是“L”字形的非對稱(chēng)構型，這大大增加了空間站在軌姿態(tài)控制的難度。

“L”構型的組合體質(zhì)心發(fā)生了較大的橫向偏移，增加了軌道控制和姿態(tài)控制之間的關(guān)聯(lián)，組合體自身控制難度加大，再加上“夢(mèng)天”接近組合體時(shí)需要開(kāi)啟反推發(fā)動(dòng)機減速，發(fā)動(dòng)機的羽流會(huì )干擾組合體的姿態(tài)，此時(shí)實(shí)現“夢(mèng)·天之吻”變得更難。

交會(huì )對接過(guò)程中，夢(mèng)天實(shí)驗艙制導導航與控制(GNC)系統精準識別實(shí)驗艙和組合體的相對距離及相對姿態(tài)，通過(guò)一點(diǎn)點(diǎn)接近，最終實(shí)現了高精度交會(huì )對接。

“夢(mèng)·天之吻”如何實(shí)現？

此次成功駕馭空間站組合體和夢(mèng)天實(shí)驗艙完成“夢(mèng)·天之吻”的“幕后神兵”，是由中國航天科技集團五院502所研制的制導導航與控制(GNC)系統。

“夢(mèng)天”“問(wèn)天”和“天舟”盡管都是“天”字輩，但是它們的“太空之吻”卻各有特點(diǎn)。由于“夢(mèng)天”和“問(wèn)天”的使命任務(wù)更相近，“夢(mèng)天”采取和“問(wèn)天”同樣的快速交會(huì )對接方案，即半自主交會(huì )對接。這和“天舟”的全相位全自主快速交會(huì )對接不同，全自主的方案更智能，半自主的方案更靈活。

同為快速交會(huì )對接，“夢(mèng)天”交會(huì )對接時(shí)長(cháng)為何比“天舟”多出幾個(gè)小時(shí)？專(zhuān)家指出，和“問(wèn)天”一樣，“夢(mèng)天”在啟動(dòng)6.5小時(shí)快速交會(huì )對接前，需要對自身狀態(tài)、姿態(tài)和相對位置等進(jìn)行確認，完成準備工作后，“夢(mèng)天”才開(kāi)始正式向天和核心艙進(jìn)發(fā)，實(shí)現交會(huì )對接。

此外，和“問(wèn)天”交會(huì )對接之后斷電不同，夢(mèng)天實(shí)驗艙由于很快就要實(shí)施轉位操作，完成交會(huì )對接后，GNC系統控制器將在不斷電的情況下靜候下一步操作。(完)