在交会对接任务前夕,本刊记者就此次交会对接任务中的关键技术,采访了载人航天工程总设计师周建平。
周建平总师说,交会对接任务是我们载人航天发展,建设载人空间站的一个重要阶段。我们搞载人航天的目的是要利用太空资源,为人类社会的发展进步服务,而空间站应该说是开发太空资源良好的平台。
我们前面的工作,包括神舟飞船、出舱活动,和现在交会对接的工作,都是为建造空间站做准备的三个重要阶段。我们知道神舟飞船可以把人送到太空并安全返回,但是飞船不是一个长期载人飞行器,为了提高效率也是为了更大的规模获取和利用空间资源,以及从事比较大规模的空间资源开发,空间站是一个最好的手段。空间站是一个在轨道长期运行的飞行器,交会对接起到利用飞船,在飞船上面实施交会对接功能,使得我们把人和物资送到空间站上去。所以,它是一个天地往返运输的非常重要的工具。有轨道上空间站补给的能力,我们就能够从事比较大规模的载人航天活动,造福人类。这就是我们交会对接技术的最本质的作用。
关于实施交会对接任务要突破了哪些关键技术,周建平总师说,要使两个航天器在轨道上能够交会并对接在一起,需要解决一系列的技术问题。从技术难度上讲,最突出的还是对接的控制问题。新研制的目标飞行器是以空间实验室为目标的,它一方面具备和飞船配合进行交会对接的功能,同时还具备验证空间站技术的功能。这种飞行器在载人航天领域还是第一个。天宫一号可以支持后续三次交会对接任务,较过去国外采用的飞船对接飞船的做法,减少了发射次数,大大降低了试验成本。
神舟飞船的改进主要是具备了交会对接功能,第一是对火箭进行了大量的改进。采用全新的控制系统不仅提高了入轨精度,而且显著提高了可靠性,从长远来看它更加经济;此外,火箭还增加了助推剂,提高了运载能力。
地面的测控网也做了大量的改进和技术研发工作,因为交会的过程分为两个阶段:第一个阶段是远距离交会,地面操控网要保证测轨、定轨和轨道预报的精度。特别是两颗中继卫星天链1、2号加入了操控网,增加了测控能力,一方面大幅度提高了覆盖率,另外一方面增加了有效的测轨手段。
第二个阶段是自主控制阶段。自主控制的前提是测量,测得准才能控得精。依靠雷达、激光、CCD图像测量等技术手段,解决了不同距离轨道测量的精确程度,飞船和目标飞行器相对关系的精确测量的问题。自主控制方面实现一个优化的控制。根据测量的结果,由飞船自主控制飞行的轨道,根据飞行的策略来实施利用发动机的控制能力,包括轨控发动机,平移发动机的控制能力,逐渐从几十千米外逐渐接近飞船,最后再达到满足对接的要求。
第三个阶段是对接。此时主要靠对接机构的控制系统,包括机构实现拉近、缩紧来实现密封的功能。
周建平总师说,交会对接任务是我们载人航天发展,建设载人空间站的一个重要阶段。我们搞载人航天的目的是要利用太空资源,为人类社会的发展进步服务,而空间站应该说是开发太空资源良好的平台。
我们前面的工作,包括神舟飞船、出舱活动,和现在交会对接的工作,都是为建造空间站做准备的三个重要阶段。我们知道神舟飞船可以把人送到太空并安全返回,但是飞船不是一个长期载人飞行器,为了提高效率也是为了更大的规模获取和利用空间资源,以及从事比较大规模的空间资源开发,空间站是一个最好的手段。空间站是一个在轨道长期运行的飞行器,交会对接起到利用飞船,在飞船上面实施交会对接功能,使得我们把人和物资送到空间站上去。所以,它是一个天地往返运输的非常重要的工具。有轨道上空间站补给的能力,我们就能够从事比较大规模的载人航天活动,造福人类。这就是我们交会对接技术的最本质的作用。
关于实施交会对接任务要突破了哪些关键技术,周建平总师说,要使两个航天器在轨道上能够交会并对接在一起,需要解决一系列的技术问题。从技术难度上讲,最突出的还是对接的控制问题。新研制的目标飞行器是以空间实验室为目标的,它一方面具备和飞船配合进行交会对接的功能,同时还具备验证空间站技术的功能。这种飞行器在载人航天领域还是第一个。天宫一号可以支持后续三次交会对接任务,较过去国外采用的飞船对接飞船的做法,减少了发射次数,大大降低了试验成本。
神舟飞船的改进主要是具备了交会对接功能,第一是对火箭进行了大量的改进。采用全新的控制系统不仅提高了入轨精度,而且显著提高了可靠性,从长远来看它更加经济;此外,火箭还增加了助推剂,提高了运载能力。
地面的测控网也做了大量的改进和技术研发工作,因为交会的过程分为两个阶段:第一个阶段是远距离交会,地面操控网要保证测轨、定轨和轨道预报的精度。特别是两颗中继卫星天链1、2号加入了操控网,增加了测控能力,一方面大幅度提高了覆盖率,另外一方面增加了有效的测轨手段。
第二个阶段是自主控制阶段。自主控制的前提是测量,测得准才能控得精。依靠雷达、激光、CCD图像测量等技术手段,解决了不同距离轨道测量的精确程度,飞船和目标飞行器相对关系的精确测量的问题。自主控制方面实现一个优化的控制。根据测量的结果,由飞船自主控制飞行的轨道,根据飞行的策略来实施利用发动机的控制能力,包括轨控发动机,平移发动机的控制能力,逐渐从几十千米外逐渐接近飞船,最后再达到满足对接的要求。
第三个阶段是对接。此时主要靠对接机构的控制系统,包括机构实现拉近、缩紧来实现密封的功能。