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三代人讓“天宮”“神舟”共舞
2022-06-08 15:06
來源:光明日報
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“天”“神”如期相擁,航天員到站了!

  2022年6月5日17時42分,神舟十四號載人飛船采用自主快速交會對接模式,經過6次變軌,成功對接天和核心艙徑向端口,整個對接過程歷時約7小時。隨后,3名航天員順利進駐天和核心艙。

  在航天科技集團五院502所研制的制導、導航與控制系統的操控下,此次神舟十四號造訪“天宮”,整個過程平穩有序、快速準確,整體表現堪稱完美。這標志著神舟載人飛船在太空中第二次開展徑向交會對接取得圓滿成功,再次驗證了我國交會對接技術的穩定可靠。

  此次任務也是神舟系列飛船在軌執行的第10次交會對接任務。自2011年神舟八號與天宮一號首次開展交會對接以來,“神舟”與“天宮”不僅十次共舞,而且每一次都有所創新、更加先進——這背后,是三代交會對接研制人員30年的不變堅守和心血凝聚。

  從無到有,何其難也

  1986年出臺的國家《高技術研究發展計劃綱要》(“863”計劃),明確列出了“大型運載火箭及天地往返運輸系統”“載人空間站系統及其應用”等航天項目,為中國載人航天工程的實施按下了啟動鍵。經過深入、系統的論證,1992年,中央專委和中央政治局常委會先后批準載人航天工程。從此,承載著中華民族的希望,中國載人航天工程踏上了漫漫征途。

  交會對接技術是發展載人航天、推進工程任務必須突破的關鍵技術,但這在當時的我國仍是一片空白。于是,航天科技集團五院502所的林來興研究員、王旭東研究員、孫承啟研究員、吳宏鑫院士等率先將目光投向這里,圍繞交會對接的概念和控制方法開展了探索性研究工作。1999年起,相關研究逐漸進入可行性論證階段,由解永春研究員擔任技術負責人。

  2002年,國家交會對接任務規劃正式確立,航天科技集團五院在502所成立交會對接工程組,在孫承啟研究員的指導下,開始進行“載人運輸飛船制導、導航與控制技術”關鍵技術攻關和可行性論證工作。

  在方案論證期間,除了要大量調研國外技術資料外,502所還派代表去國外交流學習。交流會上,由于中方技術人員對交會對接工程缺乏有效認識,外方專家甚至多次斥責我方問題太“幼稚”。

  面對巨大的現實挑戰和國際同行異樣的眼光,航天科技集團五院的科研人員咬咬牙,拿出了當年搞東方紅一號衛星的勁頭,自力更生、白手起家……

  不畏難怯戰,敢啃硬骨頭

  2003年,神舟五號成功開啟我國首次載人航天任務。兩年后,神舟六號又搭載2名航天員往返太空。從此,我國突破和掌握了載人天地往返技術,成為世界上第三個具有獨立開展載人航天活動能力的國家。

  中國載人航天工程的第一步任務目標圓滿完成后,按照工程規劃,第二步任務目標是突破航天員出艙活動技術、空間飛行器交會對接技術,發射空間實驗室,解決有一定規模的、短期有人照料的空間應用問題。同時,要求神舟載人飛船瞄準國際先進水平,具備自動交會對接和手動交會對接雙重能力。

  2005年,交會對接正式立項。突破這一核心技術,實現跨越式發展,趕超世界先進水平,成為擺在科研人員面前最緊迫的任務之一。

  再難也要干。在十余年工作積累的基礎上,502所集合精干力量組建攻關隊伍,正式開始了交會對接方案的工程化實施。解永春攜胡海霞、石磊、王穎以及之后畢業陸續入職的張昊、陳長青、劉濤、王敏等參與其中……圍繞交會對接技術,三代人在完成技術交棒的同時,也耳濡目染地承繼著精神力量。

  留給他們的時間不到6年,但問題卻多如牛毛:成像敏感器目標標志器的光點個數和布局,對測量精度有何影響?僅憑圖像如何判斷兩個航天器的相對位置和姿態?如何在50公里以內靠地面指令變軌……

  敢啃硬骨頭,能坐冷板凳,這支隊伍從不畏難怯戰。僅交會對接的工作模式與自主切換邏輯一項,他們就花了半年時間一遍遍繪圖、一遍遍修改,改好之后找專家提意見,再根據意見一遍遍研究、完善。

  就這樣,憑借扎實的理論功底與刻苦的攻關鉆研,他們終于全面掌握了相對動力學運動學特性、推力器羽流特性以及相對制導、導航和控制原理等理論基礎,并結合我國航天器的控制技術特點,設計出手自一體的交會對接制導、導航控制方案和易于工程實施的算法。

  “萬里穿針”,船站快速相擁

  2011年11月3日凌晨1時29分,經歷近43小時飛行和5次變軌的神舟八號飛船,與等待已久的天宮一號目標飛行器成功對接,在遙遠的太空上演了一場屬于中國的“萬里穿針”勝景——這標志著我國成為世界上第三個獨立掌握交會對接技術的國家。

  2012年,在神舟九號與天宮一號飛行任務中,我國首次手控交會對接任務取得圓滿成功。但從技術發展角度看,為了減輕航天員的負擔,減少對地面站過多和過高的依賴,提高整個過程的穩定性和可靠性,空間交會對接將朝著“自主+快速”的方向發展。

  從2013年起,502所又開始研究自主快速交會對接技術。2021年6月17日,神舟十二號首次成功實施快速交會對接;同年10月16日,神舟十三號首次成功實施徑向交會對接;2022年6月5日,神舟十四號再次在太空上演“‘天’‘神’無須苦等,船站快速相擁”的情景……

  “夏日到天宮,憑欄望莫窮?!贝舜?名航天員乘神舟十四號出征,將在領略浩渺太空的同時,把中國的“天宮”建設得更大更強。而航天科技集團五院502所交會對接團隊也在努力讓這項技術更加成熟、智能、先進,從而有力地支撐后續空間站建造及運營、載人登月和火星采樣返回等任務的順利實施。 
 
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