对接“天宫”分为8步骤
http://msn.finance.sina.com.cn 2011-11-02 05:40 来源: 东南快报随着昨天凌晨5时58分神舟八号成功发射升空,我国首次空间飞行器交会对接任务正式进入倒计时。
据上海航天技术研究院“神八”总体项目副主任设计师樊萍介绍,“神八”相比“神七”,新增了两大技术难点和看点:一是无人自动交会对接,二是能分能合的组合体运行。有趣的是,天宫一号和神舟八号的对接恰如一对初恋的情人,一边互相说着悄悄话,一边轻轻拥抱在一起。
对接口直径80厘米
“神八”和“天宫”的对接口有多大?据透露,这是个直径80厘米的圆形洞口,待未来载人对接时,可容我国航天员平躺着飘过。
据悉,中国造的对接机构借鉴了俄罗斯的联盟号载人飞船,都是异体同构周边式的对接机构,这是一种国际上目前公认的最好模式。相比俄罗斯进步号货运飞船的锥-杆式对接模式,虽然设计难度更大、对接精度要求更高,但对以后航天员通过及转移安全有利。
“天宫”与“神八”交会对接,前提条件是两个飞行器处于同一轴线上。在对接过程中,“神八”与“天宫”将共同体验地面导引段、自动寻的段、最后逼近段以及对接合龙段。尤其在最后逼近段,从几公里“贴近”到几米,通过姿态调整等动作,需要一个多小时;而最终要实现对接合龙,特别是在捕获—缓冲这个阶段,两个飞行器的速度都在7.9公里/秒的第一宇宙速度,对接时的相对速度则严格限定在了0.2米/秒左右,对接时如果太快就会撞上,太慢又有可能“关不上门”。
而只有当“天宫”与“神八”按照预定速度准确交会,并接触捕获后,缓冲了相互碰撞的能量,再实施拉近、拉紧、密封,两个飞行器的对接框贴合到一起,多个均匀分布在对接框上的对接锁立马扣住锁紧,严丝合缝达到密封程度。
合体变长是否易折
俗话说:“树高易折。”从单体到合体,“天宫”和“神八”对接后的总身长约18米多。合体后的“天宫+神八”,是否会因变长了而易折?是否会因此更容易被空间垃圾撞到?
对此,专家解释说,变长、变重后,目标飞行器和飞船的总体质心也起了变化,在对接通道的压力控制、组合体的姿态和轨道控制方面,的确还是中国航天技术遇到的新情况。对此,在对接框里加了对接锁,能让整体的刚性强度更强;同时,飞行器外部包裹的多层特殊材料“软布”,也能有效“缓释”太空微小粒子的碰撞能量。
除了“组合体飞行”外,首次交会对接任务将面临“低轨道、长寿命”的考验。“以前载人航天飞行一般都会在几天内结束飞行,返回地面。而交会对接任务将持续两年,“天宫一号”要在太空中飞行两年的时间,这将给控制带来不小的压力。”专家称,由于低轨运行,将会经受原子氧、大气阻力、地球磁场等一系列环境考验,这将对飞行器的可靠性带来一定的压力。
“天宫”“神八”有交流
“天宫”在前跑,“神八”在后追,追到了拉拉手,小聚之后再小别——在“神八”和“天宫”的“有情追跑”中,彼此之间说不说话?据悉,尽管天宫一号由于不载人所以语音设备少,但这并不妨碍它和“神八”之间的对话。
一方面,此次新增了由上海航天研制的“空空通信”系统,即在空间交会过程中地面指令先给“神八”,由“神八”“说”给“天宫”,再由“天宫”“回话”给“神八”,最后“神八”回传给地面。
此外,“神七”飞天靠的是地面测控站、远望号测量船等“陆海基(基地)”测控网,而此次“神八”除了之前的这些测控点外,还首次新增了天链一号01星和02星两颗中继卫星的通信应用,实现了“陆海天基”四处的360°全方位、无死角监控网。
综合新华社等
完成8动作
需15分钟
两个航天器在太空的交会和对接是两个不同的过程。
上海航天技术研究院研究员、交会对接大型地面试验系统原负责人陶建中介绍,当神舟八号和天宫一号在同一时刻以同样的速度到达同一个地点顺利交会,两个飞行器的速度、位置、姿态、偏差等11个参数满足对接的初始条件后,飞行器就将停止控制,让它们根据惯性进行碰撞。整个对接过程一共有碰撞、捕获、缓冲、校正、拉近、拉紧、密封、刚性连接等8个动作,大约需要15分钟时间。
第一步相撞:在惯性作用下,“神八”与“天宫”以每秒0.2米左右的速度进行相撞。
第二步捕获:接到指令信号后,“神八”对接环上安装的3对捕获锁撞到“天宫”被动对接机构相对应的卡板器。
第三步缓冲:“神八”对接环受到撞击后,将会吸收纵向和横向的撞击能量,进行缓冲。
第四步校正:实施缓冲后,“神八”对接环的6根滚珠丝杆继续往外推,同时对两个航天器的姿态、位置和偏差等进行强行校准。
第五步拉近:校准后,“神八”对接环的6根滚珠丝杆缓缓收缩,将两个飞行器“拉近”。
第六步拉紧:“神八”和“天宫”的对接面上安装了12把对接锁,当两个飞行器被拉近后,两个对接面的对接锁相扣。
第七步密封:两个飞行器拉紧后,对接机构上的驱动电机将带动钢丝绳系统,将两个连接器面上的密封圈压缩,保持密封。
第八步刚性连接:通过对接锁使两个连接器贴合,实现“刚性连接”,将两个航天器组合成一体。