神舟十三號|創三大首次及多項新紀錄 徑向交會對接克服三大難題

撰文:陳進安
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神舟十三號載人飛船在今日(16日)凌晨0時23分在酒泉衛星發射中心成功發射升空,入軌後與天和核心艙及天舟二號、天舟三號貨運飛船形成組合體。據了解,神舟十三號將實現多個首次,包括首次與三艙組合體自主快速徑向交會對接,首次長期在軌停靠6個月,實現4個載人航天器形成組合體長期在軌飛行,首次具備天地結合多重保證的應急救援能力。

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神舟八號以來,5艘飛船與目標都是軸向對接,而徑向與軸向的夾角呈90度。至於今次神舟十三號是首次與49噸級的空間站組合體自主快速徑向交會對接。為確保首次徑向交會對接任務萬無一失,航天科技集團五院502所研製團隊進行了數年的技術攻關和大量地面實驗,並在神舟十二號載人飛船返回地球前,就開展了與空間站的繞飛及徑向交會試驗。而為滿足徑向交會對接時的組合體姿態控制要求,天舟二號和天舟三號貨運飛船在神舟十三號發射前,已分別停靠核心艙的前向端口和後向端口。

據《北京日報》報道,徑向交會對接有三大難題,首先是持續控制姿態和軌道「難」,因徑向交會沒有穩定的中途停泊點,需要持續對飛船的姿態和軌道進行控制,推進劑消耗大,故障處置難。然後是姿態和相對位置確定「難」,在徑向交會過程中,飛船需由平飛轉豎飛等大範圍的姿態機動,故對敏感器能看到目標和保證其不會被複雜光照變化所干擾的要求更高。

徑向交會對接有三大難題。(北京日報客戶端)

最後是航天員手控交會模式「難」,因徑向交會對接過程中,基本失去了地球這個最熟悉的參照基準,測控條件變差,且相對動力學運動特性與前向交會不同,為手控交會模式下航天員的操作增加了難度。而今次徑向交會對接是在製導導航與控制(GNC)系統指揮下,飛船智能自主完成,在未來空間站載人交會對接任務中,徑向交會和前向交會亦將交替使用。

神舟十三號還有多個首次,包括首次在軌飛行6個月,期間首次實現4個航天器組合體在軌飛行,而中國航天員將創紀錄的長期照料空間站,並在天宮中過年,翟志剛、王亞平及葉光富也亦將刷新聶海勝等人剛剛創造的110天的在軌飛行記錄。

此外,神舟十三號在徑向對接口停靠期間,帆板會長期被空間站大型柔性太陽電池翼和大柱段艙體遮擋,影響載人飛船在光照區供電能力。為滿足長期停靠最大並網供電能力要達1400w的要求,軌道艙配電器須進行多項適應性更改。而中國航天科技集團八院805所的設計師,對內部器件安裝位置及安裝方式均進行了大範圍調整,之後測控與通信子系統全面分析與覆核視頻話音、遙控遙測、空空通信鏈路,確保在雙目標測控區內,飛船可獨立與地面進行遙測信息傳輸。