西安航天人助力载人交会对接
昨日,凌晨3时31分,神舟十一号载人飞船与天宫二号空间实验室成功实现自动交会对接。这是天宫二号自9月15日发射入轨以来,与神舟飞船开展的首次交会对接。作为我国航天产业重地的古城西安,这里的航天科技工作者为此次载人交会对接作出了重要贡献。
■首席记者 杨斌鹄
西安卫星测控中心
见证引导载人交会对接
10月19日凌晨,西安卫星测控中心指挥大厅灯火通明。
00时10分,指挥大厅正面的大屏幕上,西安卫星测控中心及所属测控站通过天地链路传递下来的画面清晰夺目。只见,景海鹏和陈冬两名航天员已穿好舱内压力服,回到返回舱准确就座,镇定自若地等待飞船平移靠拢。
据该中心技术部副总师杨永安说:“这次任务将首次模拟未来空间站的交会对接方式,即载人飞船将利用自身机动能力去追踪空间站。两者将从相距5公里,历经四次停泊,最终完成对接,风险难度大,技术要求高,对精确测量、天地协同提出了非常高的要求。”
2点21分,神舟十一号载人飞船经过一个小时的自主控制,到达相对距离5千米的对接入口点,随后点火飞向天宫,开启了“天宫”和“神舟”的“太空相约”之旅。在靠近相对距离400米停泊点上,飞船对接机构缓缓推出,向天宫招手相望,为最后一刹那的“牵手”做好了准备。从飞船摄像机传回地面的图像中,可以看到,天宫二号在太空中耀眼夺目,正似一盏明灯,与神舟十一号载人飞船交相呼应。
此时的大屏幕上,天宫和飞船的运行轨迹、参数和三维动画交替显示,通过西安卫星测控中心及所属地面测控站的精确跟踪测量,神舟十一号载人飞船顺利通过120米停泊点,正一点一点逐渐靠近天宫二号空间实验室。
30米,20米,10米……神舟十一号载人飞船以0.2米每秒的相对速度向天宫二号缓缓靠拢。3时24分,对接环接触。3时31分,对接锁紧完成,神舟十一号与天宫二号完美对接!组合体以优美的姿态在距地面约393公里的交会对接轨道上自由翱翔,实现了太空深处的“牵手相约”。
航天五院西安分院
为交会对接搭建太空“天路”
在神舟十一号飞船与天宫二号载人交会对接任务中,要确保与地面通信的实时畅通,就必须依靠西安分院研制的中继终端。在交会对接过程中,通过中继终端所搭建的天基测控通信系统,可以对天宫二号和神舟十一号飞船实现同时测控、同时进行高速数据传输,所建立的星间链路可以实时向地面传输交会对接画面。
通过与中继卫星天链一号实现“太空握手”,神舟十一号飞船和天宫二号上所使用的中继终端成为天基测控的基础,进而在太空中搭建了地面与卫星,卫星与飞船之间的“天路”。在此次交会对接任务中,航天员要实现在太空长时间驻留,这也对中继终端的通信测控能力提出了考验。
在载人交会对接过程中,对接双方正上方各有一个小小的圆形天线在紧张而忙碌地工作着,这就是航天五院西安分院研制的中继终端设备留在舱外的部分。双方的中继终端通过它来接收、发送各种姿态、轨道参数信息及各类遥控指令,识别信息、统一步调。地面的测控指挥人员正通过架设于3.6万公里之上地球同步轨道上的天链一号卫星完成全程指挥。中继终端是天链一号卫星这个站得高、看得远的“服务器”卫星的用户终端,我们的飞船和天宫装上它之后,就再也不用担心飞出祖国陆地、海上的测控网点之外了。在这次的交会对接过程中,除了两套中继终端设备由航天五院西安分院研制外,远在高轨的“服务器”卫星——三颗天链一号卫星的全部有效载荷系统也是由西安分院提供的。
在交会对接过程中,中继终端会实时地传回交会对接的画面,并通过中继卫星建立测控信息网,地面会实时地掌握神舟十一号飞船和天宫二号的飞行状态。通过中继终端与天链一号卫星建立星间链路,当两个飞行器的中继终端接收到地面发来的遥控指令,然后分发给相应的设备去执行交会对接。
航天六院
让飞船每个动作都做到精准
本次“神舟十一号”与“天宫二号”在交会对接中一次次精准的定位、靠拢、调节,均要靠航天六院研制的姿控发动机来完成。据航天六院质量技术部副部长谭松林介绍,天宫二号空间实验室和神舟十一号飞船上装载的姿控发动机共有74个。航天器在太空中的“一举一动”,包括轨道提升、轨道修正、姿态控制、交会对接平移、返回再入制动等等都得靠这些姿控发动机提供动力。为应对“天宫二号”空间实验室的多次变轨、调姿,这些姿控发动机可以单台多次启动,平均可达数十万次,总工作时间(工作和间歇时间)可长达5-10年。
在天宫二号和神舟十一号上,还安装了推进系统的自动控制设备。当航天器出现轨道偏离或需要姿态调整时,电子设备都可以自动感知到调整需求,并自动发出指令,让姿控发动机中对应的一个或者几个工作起来,实现航天器位置的精确控制。由于要多次启动关机,推进剂不够怎么办?这也不用担心,航天六院的科研人员从2011年开始攻关,研发了“推进剂在轨补加技术”,可以在太空失重环境下边飞行边加油。
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