環(huán)球即時看！神舟、天宮交會對接難度升級！中國空間站，這次任務(wù)不簡單

【環(huán)球時報報道 記者 樊巍】5月30日上午9時31分，搭載著神舟十六號載人飛船的長征二號F運載火箭在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心發(fā)射升空。在經(jīng)過6.5小時自主快速交會對接后，神舟十六號載人飛船與空間站組合體徑向交會對接，神舟十六號乘組的3名航天員景海鵬、朱楊柱和桂海潮進駐空間站核心艙，與等待多時的神舟十五號乘組“太空會師”，并進行在軌輪換。6名航天員太空“會師”名場面再現(xiàn)，我國空間站應(yīng)用與發(fā)展階段的首次載人飛船發(fā)射任務(wù)取得圓滿成功。

(資料圖片僅供參考)

“神箭”可靠性進一步提升

作為中國航天史上技術(shù)最復(fù)雜的“航天員專列”，被譽為“神箭”的長征二號F運載火箭的每一次亮相，其可靠性和安全性都會再度提升。

據(jù)《環(huán)球時報》記者了解，長二F運載火箭是在長征二號E運載火箭的基礎(chǔ)上，按照發(fā)射載人飛船的要求，以提高可靠性、確保安全性為目標研制的火箭。該型火箭在長二E運載火箭基礎(chǔ)上增加了逃逸系統(tǒng)和故障檢測處理系統(tǒng)，可靠性指標從0.91提升至0.98，安全性指標達0.997，完成了普通運載火箭到載人運載火箭的跨越。作為我國現(xiàn)役唯一一型載人運載火箭，長二F運載火箭的發(fā)射成功率達100%。

中國航天科技集團一院（以下簡稱“火箭院”）長二F火箭副總設(shè)計師劉烽向《環(huán)球時報》記者介紹稱，此次發(fā)射的長二F遙十六火箭相比遙十五火箭，共有20項技術(shù)狀態(tài)變化。通過針對所有故障模式制定有效措施，如設(shè)置強制檢驗點等，長二F研制團隊進一步降低了全箭故障發(fā)生的概率，提升了火箭可靠性。此次長二F遙十六運載火箭可靠性設(shè)計改進工作持續(xù)開展，繼續(xù)從冗余度提升和工藝性能方面進行改進。例如進一步提升火工品的發(fā)火環(huán)節(jié)冗余程度，提升分離可靠性。

針對涉及控制系統(tǒng)、火工品、發(fā)動機等關(guān)鍵產(chǎn)品，影響飛行成敗的點火、分離等關(guān)鍵環(huán)節(jié)，長二F運載火箭團隊開展了設(shè)計指標閉合檢查工作。針對點火—起飛、逃逸塔分離、助推器分離、級間分離、整流罩分離、船箭分離等多個正常飛行時序功能，4個逃逸程序和船箭應(yīng)急分離飛行時序功能，開展指標閉合性檢查。通過對火箭各系統(tǒng)射前地面工作流程和飛行時序的設(shè)計正確性，系統(tǒng)間時序動作協(xié)調(diào)匹配性，控制系統(tǒng)、火工品、發(fā)動機等重要產(chǎn)品的設(shè)計狀態(tài)、實際指標等重要因素進行復(fù)查確認，保證全箭飛行動作的穩(wěn)妥可靠。劉烽介紹稱，“火箭的控制系統(tǒng)應(yīng)用了起飛時間偏差修正技術(shù)，使火箭點火時間出現(xiàn)偏差時，可以在一定范圍內(nèi)自動修正軌道完成入軌和交會對接任務(wù)。同時，型號隊伍對遙測系統(tǒng)也進行了升級迭代，使遙測精度得到進一步提升。”

此外，從空間站建造任務(wù)開始，長二F火箭開啟了常態(tài)化快節(jié)奏發(fā)射。特別是自從執(zhí)行神舟十二號載人飛船發(fā)射任務(wù)開始，長二F火箭采取“發(fā)射一發(fā)、備份一發(fā)”以及“滾動備份”的發(fā)射模式。每一次發(fā)射，研制團隊都要完成約1.7發(fā)火箭的準備工作。

面對新常態(tài)，研制團隊在確保發(fā)射可靠性的前提下，通過調(diào)整測試順序、并行工作、整合測試項目等措施，不斷優(yōu)化發(fā)射場流程。目前，長二F火箭“發(fā)一備一”發(fā)射場流程已從空間站建造初期的49天壓縮到35天。隨著空間站轉(zhuǎn)入應(yīng)用與發(fā)展階段，研制團隊還將以30天為目標，進一步提高發(fā)射場工作效率，以更快速度將航天員安全精準送入太空。

神舟、天宮交會對接難度升級

在發(fā)射入軌約6.5小時后，神舟十六號載人飛船采取徑向?qū)拥姆绞脚c空間站進行交會對接，?？坑诳臻g站核心艙的徑向端口。這是中國空間站應(yīng)用與發(fā)展階段首艘載人飛船的交會對接任務(wù)，也是在空間站三艙“T”字構(gòu)型下實施的首次徑向交會對接任務(wù)，相較于空間站建造階段神舟十三號、十四號載人飛船實施的徑向交會對接，神舟十六號載人飛船的交會對接任務(wù)有著不一樣的難度。

據(jù)《環(huán)球時報》記者了解，此前神舟十四號載人飛船徑向?？靠臻g站，飛船的對接目標為47噸級，此次神舟十六號載人飛船將首次在空間站有人駐留情況下，與90噸級的空間站組合體進行徑向?qū)?。更大的組合體質(zhì)量和尺寸無疑會帶來新的難度，作為載人天地往返的關(guān)鍵核心產(chǎn)品，對接機構(gòu)將再次面臨與多構(gòu)型、大噸位、大偏心對接目標的捕獲、緩沖、剛性連接等全新挑戰(zhàn)。

《環(huán)球時報》記者從中國航天科技集團五院獲悉，空間站組合體的尺寸、質(zhì)量、慣量以及重心位置等影響姿態(tài)控制的核心要素與核心艙單艙相比變化較大，部分參數(shù)甚至存在跨數(shù)量級的增長。飛船交會對接特別是近距離對接時采用的是相對姿態(tài)位置控制方法，空間站運動特性的變化會直接影響飛船的交會對接控制過程。雖然此前神舟十五號已成功完成空間站“T”字構(gòu)型的交會對接任務(wù)，但其對接的位置為空間站前向?qū)涌凇？臻g站在不同方向上運動特性有所區(qū)別，神舟十六號進行的徑向?qū)?，需要制導導航與控制系統(tǒng)依靠自身的能力克服上述變化帶來的影響。

神舟十六號載人飛船在進行徑向交會對接任務(wù)時，是沿著天和核心艙下方的徑向?qū)涌谥饾u靠近空間站組合體。從飛船的視角看，天和核心艙、問天實驗艙、夢天實驗艙、天舟六號貨運飛船以及神舟十五號載人飛船均會出現(xiàn)在神舟十六號載人飛船的視野中，這對于其上安裝的需要以宇宙背景或太陽作為觀測目標的測量敏感器來說，會產(chǎn)生視線上的遮擋。隨著神舟十六號載人飛船和組合體距離逐漸逼近，遮擋會越來越多，需要依靠制導導航與控制系統(tǒng)配備的敏感器自身的抗干擾或目標特性識別能力加以區(qū)分和屏蔽，或采用不同測量方位、測量體制的備份測量敏感器來保證持續(xù)、準確的測量能力。

同時，空間站組合體尺寸的增大還會使得飛船和空間站組合體的發(fā)動機工作時，羽流間的相互影響相比以往發(fā)射和對接任務(wù)的情況變得更加復(fù)雜。飛船在近距離交會過程中需要頻繁啟動發(fā)動機進行相對姿態(tài)和位置的調(diào)整，這將對懸浮在太空中的空間站姿態(tài)產(chǎn)生影響。組合體艙段的增加，導致神舟十六號載人飛船任務(wù)中的上述特性更為復(fù)雜。此外，空間站的噴氣控制也會影響飛船自身的控制。對于這一問題，神舟飛船制導導航與控制系統(tǒng)在發(fā)動機分組使用和控制方法上進行優(yōu)化，并通過地面的仿真計算加以驗證，確保任務(wù)成功。

作為航天員往返天地的交通工具，神舟飛船的舒適性也至關(guān)重要。從神舟四號飛船開始，神舟飛船團隊就對人機界面進行詳細設(shè)計并不斷完善。經(jīng)過不斷磨合和悉心付出，神舟飛船目前的狀態(tài)已經(jīng)可以滿足航天員各項任務(wù)要求以及舒適性要求。在神舟十六號載人飛船上，設(shè)計人員將飛船儀表的數(shù)據(jù)顯示化繁為簡，從使用者角度出發(fā)進行設(shè)計，為航天員執(zhí)行任務(wù)提供更加清晰、直觀、舒適的顯示界面。

為滿足空間站任務(wù)需求，神舟十六號載人飛船在確?？煽啃?、安全性的前提下，以最短時間、最高標準完成了上百項器件更改和可靠性提升等驗證工作，進一步增強自主健康管理功能，全面實現(xiàn)了神舟飛船在“空間站時代”的再升級。