光明日報記者 張 蕾 光明日報通訊員 薛英民
(資料圖片)
2023年5月30日,神舟十六號載人飛船成功發(fā)射并停靠中國空間站徑向?qū)涌?,?biāo)志著我國空間交會對接GNC(制導(dǎo)、導(dǎo)航與控制)技術(shù)進一步成熟。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),也是空間站三艙在“T”字構(gòu)型下實施的首次徑向交會對接任務(wù)。相較于神舟十三號、神舟十四號載人飛船實施的徑向交會對接任務(wù),此次神舟十六號載人飛船的交會對接有著不一樣的難度——
難度一:更大的組合體質(zhì)量
隨著問天實驗艙、夢天實驗艙以及神舟載人飛船、天舟貨運飛船等更多艙段和飛船的相繼加入,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)控制的要素明顯增多,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,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將直接影響飛船的交會對接控制過程。”航天科技集團五院神舟飛船GNC分系統(tǒng)主任設(shè)計師李志宇介紹,神舟十五號已經(jīng)成功完成空間站“T”字構(gòu)型的交會對接任務(wù),它對接的位置為空間站前向?qū)涌?,“然而,空間站在不同方向上的運動特性有所區(qū)別,神舟十六號進行徑向?qū)樱枰朔鲜鲎兓瘞淼挠绊憽薄?/p>
難度二:更多的視線遮擋
進行徑向交會對接任務(wù)時,神舟十六號載人飛船沿著天和核心艙下方的徑向?qū)涌?,逐漸靠近空間站組合體。
“從神舟十六號載人飛船的視角來看,此時,天和核心艙、問天實驗艙、夢天實驗艙、天舟六號貨運飛船和神舟十五號載人飛船均會出現(xiàn)在視野中,這對于其上安裝的需要以宇宙背景或太陽作為觀測目標(biāo)的測量敏感器來說,將產(chǎn)生視線上的遮擋?!焙教炜萍技瘓F五院神舟飛船GNC分系統(tǒng)副主任設(shè)計師張一介紹,隨著神舟十六號載人飛船同組合體距離逐漸逼近,遮擋會越來越多,需要依靠GNC系統(tǒng)敏感器自身的抗干擾或目標(biāo)特性識別能力加以區(qū)分和屏蔽,或者采用不同方位、體制的備份敏感器,以保證測量的持續(xù)、準(zhǔn)確。
難度三:更復(fù)雜的相互影響
近距離交會中,為調(diào)整相對姿態(tài)和位置,飛船需要頻繁啟動發(fā)動機,這將對懸浮在太空中的空間站姿態(tài)產(chǎn)生影響。同時,空間站的噴氣控制也會影響飛船自身的控制?!坝捎诮M合體艙段增加,神舟十六號載人飛行任務(wù)中的上述特性更為復(fù)雜。對此,需要GNC系統(tǒng)優(yōu)化發(fā)動機分組使用和控制方法,通過地面仿真計算來驗證,確保交會對接任務(wù)成功?!崩钪居罱忉?。
據(jù)悉,針對神舟十六號載人飛船徑向交會對接中,近距離噴氣控制相互影響和敏感器視場遮擋等問題,航天科技集團五院502所進行了專項分析和仿真復(fù)核,并對神舟十六號GNC分系統(tǒng)進行針對性優(yōu)化和設(shè)計,確保上述影響在可控范圍內(nèi)。
《光明日報》( 2023年05月31日?08版)
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