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神十六實(shí)現(xiàn)技術(shù)突破成功抵達(dá)空間站

2023-05-31 15:27 來源:科技日報(bào) 次閱讀
 
神十六實(shí)現(xiàn)技術(shù)突破成功抵達(dá)空間站

據(jù)中國載人航天工程辦公室消息,北京時(shí)間5月30日9時(shí)31分,搭載神舟十六號(hào)載人飛船的長征二號(hào)F遙十六運(yùn)載火箭在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心點(diǎn)火發(fā)射,約10分鐘后,神舟十六號(hào)載人飛船與火箭成功分離,進(jìn)入預(yù)定軌道,航天員乘組狀態(tài)良好,發(fā)射取得圓滿成功。

??16時(shí)29分,神舟十六號(hào)載人飛船成功對接于空間站天和核心艙徑向端口,整個(gè)對接過程歷時(shí)約6.5小時(shí)。

??18時(shí)22分,翹盼已久的神舟十五號(hào)航天員乘組順利打開“家門”,歡迎遠(yuǎn)道而來的神舟十六號(hào)航天員乘組入駐“天宮”。

??記者從中國航天科技集團(tuán)五院了解到,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(huì)對接任務(wù),也是空間站三艙“T”字構(gòu)型下實(shí)施的首次徑向交會(huì)對接任務(wù)。相較于空間站建造階段神舟十三號(hào)、十四號(hào)實(shí)施的徑向交會(huì)對接,神舟十六號(hào)交會(huì)對接任務(wù)難度更大,這對該院502所自主研發(fā)的我國空間交會(huì)對接GNC(制導(dǎo)導(dǎo)航與控制)系統(tǒng)提出了更高要求。

??難點(diǎn)一:組合體質(zhì)量更大

??隨著問天實(shí)驗(yàn)艙、夢天實(shí)驗(yàn)艙,以及神舟載人飛船、天舟貨運(yùn)飛船等艙段和飛船相繼加入,空間站組合體的尺寸、質(zhì)量、慣量、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(jí)的增長。

??此前神舟十四號(hào)徑向??靠臻g站,飛船的對接目標(biāo)為47噸級(jí);此次神舟十六號(hào)將首次在空間站有人駐留情況下,與90噸級(jí)的空間站組合體進(jìn)行徑向?qū)印榇?#xff0c;對接機(jī)構(gòu)面臨著與多構(gòu)型、大噸位、大偏心對接目標(biāo)的捕獲、緩沖、剛性連接等全新挑戰(zhàn)。

??飛船交會(huì)對接特別是近距離對接時(shí),采用的是相對姿態(tài)位置控制方法,空間站運(yùn)動(dòng)特性的變化將直接影響飛船交會(huì)對接控制過程。

??雖然神舟十五號(hào)已經(jīng)成功完成空間站“T”字構(gòu)型的交會(huì)對接任務(wù),但其對接的位置為空間站前向?qū)涌凇S捎诳臻g站在不同方向上運(yùn)動(dòng)特性有所區(qū)別,神舟十六號(hào)進(jìn)行的徑向?qū)?#xff0c;需要GNC系統(tǒng)依靠自身的能力克服上述變化帶來的影響。

??難點(diǎn)二:更多視線遮擋

??神舟十六號(hào)在進(jìn)行徑向交會(huì)對接任務(wù)時(shí),將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(shí)驗(yàn)艙、夢天實(shí)驗(yàn)艙、天舟六號(hào)貨運(yùn)飛船以及神舟十五號(hào)飛船均會(huì)出現(xiàn)在其視野中。

??這對于神舟十六號(hào)上需要以宇宙背景或太陽作為觀測目標(biāo)的測量敏感器來說,將產(chǎn)生視線上的遮擋。而且隨著飛船和組合體逐漸靠近,遮擋會(huì)越來越多。

??為此,需要依靠GNC系統(tǒng)敏感器自身的抗干擾和目標(biāo)特性識(shí)別能力加以區(qū)分和屏蔽,或是采用不同測量方位、不同測量體制的備份測量敏感器,保證持續(xù)、準(zhǔn)確的測量。

??難點(diǎn)三:羽流影響更復(fù)雜

??當(dāng)兩個(gè)航天器距離較近時(shí),發(fā)動(dòng)機(jī)噴出的氣流會(huì)對相互產(chǎn)生影響,這在業(yè)內(nèi)被稱作“羽流影響”。

??空間站組合體尺寸增大,會(huì)導(dǎo)致飛船和空間站組合體的發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí),羽流影響比以往對接任務(wù)時(shí)更加復(fù)雜。

??飛船在近距離交會(huì)過程中,需要頻繁啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)對相對姿態(tài)和位置進(jìn)行調(diào)整,這將對空間站姿態(tài)產(chǎn)生影響。組合體艙段的增加,會(huì)使上述特性更為復(fù)雜。反之,空間站的噴氣控制也會(huì)影響飛船的控制。

??針對該問題,需要GNC系統(tǒng)在發(fā)動(dòng)機(jī)分組使用和控制方法上進(jìn)行優(yōu)化,并通過地面仿真計(jì)算加以驗(yàn)證,確保交會(huì)對接任務(wù)在諸多影響下仍能成功。(記者 付毅飛)


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