航天员太空“百米穿针”

　　 一个不足3平方米大的半球形格子间、三把皮质座椅、三台功能迥异的仪表……为了给航天员带来身临其境的感受，中国航天科技集团五院502所的研制人员把手控模拟座舱的环境构建得与真实返回舱环境无异。进入这个格子间，一下就有了置身浩瀚太空的感觉。

　　 到这里学习手控对接技术，是神九航天员乘组执行任务前的“必修课”之一。

　　 “像掌握汽车驾驶技术一样。我们相当于教员，他们是学员。这里就是他们的‘太空驾校’。只有充分掌握手控对接技术，才能为太空中的安全对接打下扎实的基础。”神舟九号飞船制造、导航和控制分系统主管设计师李志宇说。

　　 航天器的空间交会对接是一项航天关键技术，分为自动控制和手动控制（简称自控和手控）两种。根据美、俄交会对接的经验，手控在交会对接的最终逼近与对接过程中发挥着非常重要的作用。既然有人的参与，就可以充分发挥人发现问题、解决问题的能力，从而提高整个系统的安全可靠性。“在处置意外状况的时候，人脑比电脑更可靠。”李志宇说，手控交会对接还被比作“百米穿针”。

　　 神九之前，神舟飞船已经被成功放飞过8次，并且在自动控制的状态下，圆满实现安全返回。其实，从神一开始，作为自控的备份方案，飞船上已经装载手控装置，以供航天员在紧急状态安全返回。对于中国航天而言，手控装置从研制之初就一直在飞船上“潜伏”着，是神九将它从“幕后”拉到了“台前”。

　　 神九上，手控交会对接系统的主要组成包括：电视摄像机、靶标、综合电子显示屏、控制手柄等。电视摄像机安装在飞船上，提供从神九上观察天宫一号的图像，并传送到安装在神九上的综合电子显示屏幕上。靶标安装在天宫一号对接机构附近，由一个背景方盘和一个伸出的十字架组成。综合电子显示屏显示电视摄像机观测到的图像，控制手柄主要用于航天员对神九的姿态和位置运动的控制，两个控制手柄安装在中间航天员座椅两侧。

　　 据介绍，这套我国自主研制的手控系统，除了在性能集成创新方面，在人机功效、控制性能上都独具匠心。“为了便于航天员操作，手柄设计上有防误操作，航天员不小心碰到手柄不会影响到操作性能。此外，为了便于航天员辨识，手柄经过了特殊设计，航天员即便是戴着手套也能灵敏地感受到操作挡位。”

　　 交会对接过程中，在140米的停泊点处，神九飞船由自控状态切换到手控状态，飞船交由航天员进行操控。此时，飞船的姿态需处于有利于与“天宫一号”进行对接的状态，航天员通过操纵右边的“姿态控制手柄”，对飞船的前行状态、速度进行微调，避免出现较大程度的偏差；相比于“姿态控制手柄”，左边的平移控制手柄则能够对飞船的三轴转动姿态进行控制，在飞船姿态出现较大偏差时，航天员需要操纵平移控制手柄来调整飞船姿态。

　　 飞船前行过程中，航天员眼前屏幕上标注的Ｘ、Ｙ、Ｚ三个参数不断变化：Ｘ代表远近距离，Ｙ代表左右距离，Z代表上下距离。研制人员介绍，对接时的横向位置偏差是决定对接成功与否的关键条件。当Ｘ值越来越小，意味着飞船距离天宫一号越来越近……在屏幕上，最终要实现十字靶标与摄像机中轴实现重合，当屏幕上的“对接环接触”、“对接环捕获”的圆点由灰色变成绿色时，意味着对接成功。

　　 中国航天员科研训练中心主任陈善广说，手控对接对航天员操作的习惯、策略、精度和准度要求非常高。从世界来看，俄罗斯训练航天员手控对接，地面上的单项训练达900到1000次。经过上千次训练的中国航天员，他们的训练成绩基本上都已达到厘米级，从而保证了我国首次手控对接的成功。