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_航天专家详解神九飞天:须攻克人工手控难点(图)

2017-11-18 06:48
6月16日18时37分21秒,中国“长征二号F”遥九运载火箭在酒泉卫星发射中心载人航天发射场点火起飞,将神舟九号载人飞船顺利送入太空。中新社发 孙自法 摄

6月16日18时37分21秒,中国“长征二号F”遥九运载火箭在酒泉卫星发射中心载人航天发射场点火起飞,将神舟九号载人飞船顺利送入太空。中新社发 孙自法 摄

中新网6月16日电 神舟九号飞船已于今日成功发射,携三名航天员飞入太空。人们在密切关注的同时,也不禁发问:“神舟九号”的主要任务是什么?有何技术创新及突破?存在着哪些风险?它对未来空间站的建设有何意义?对此,中国航天科技集团神舟九号飞船总指挥何宇和总设计师张柏楠接受媒体采访,解说其中的内里乾坤。

从半年多前神舟八号飞船返回舱完美着陆的那一刻开始,中国首个空间实验室“天宫一号”就一直在浩瀚的太空中静候着神舟飞船的再一次到访。而载着3名航天员的神舟九号飞船圆满完成的与“天宫一号”的手控交会对接,也将中国航天事业推上了一个新的高度。

手动交会对接

“神九”的“处女秀”

“神舟九号”是实施交会对接任务的第二艘飞船,早在“神舟八号”执行任务之前,便按照批生产模式,与“神舟八号”、“神舟十号”一起通过了生产测试。因此,在执行追踪飞行器、交会对接、提供载人环境和上行载荷等任务方面,“神舟九号”与“神舟八号”并无二致。

而“神舟九号”所面临的新突破是要攻克“人控手动”的难点,与在轨运行的天宫一号目标飞行器进行载人交会对接。这是中国第一次进行手动交会对接试验。

张柏楠介绍说,手动系统在神舟飞船设计之初就一直存在,只不过以往任务中手动系统都是自动系统的备份,在自动系统运行良好的情况下,手动系统也就从未启动过。

神舟八号任务圆满完成以后,设计团队对整个飞船系统的可靠性进行了评估,并依此确定“神舟九号”执行首次载人交会对接任务。这是对载人空间运动控制、交会对接技术、组合体飞行技术、组合体载人环境保证以及整个飞船作为天地往返运输系统的性能等众多方面的一次全面、重大的考验。

在此之前,曾实施载人航天任务的神舟七号飞船,从严格意义上来讲,还只是一个试验性飞船,虽然也搭载了3名宇航员,但主要任务是在于突破出舱活动。而“神舟九号”不仅要为天上的目标飞行器送人送货,还要将“天宫一号”上的部分物品带回来,是第一次全面实现天地往返运输。

对于“神舟九号”与“神舟七号”的差别,何宇的阐述更加生动:"神舟七号"航天员还是在"坐飞船",从发射到返回都采用自动控制,不需要人手动干预。而"神舟九号"进行人控交会对接,对航天员来说就已经是在"开飞船”了。航天员要掌握飞船姿态和轨道的控制权,就如同我们开车,既要控制方向,又要控制速度。”

何宇介绍道,这套手控交会对接系统瞄准的是未来空间站的建设,所有产品都在原来飞船的基础上进行了升级换代,具备交会对接能力和上行300公斤载荷的能力,完全适应未来空间站天地往返运输系统的要求。

同时,“神舟九号”与“天宫一号”完成交会对接之后,航天员要进入到另一空间飞船与目标飞行器对接后形成的组合体飞行器,并将其作为一个完整的飞行器来进行姿态控制、能源控制、信息控制、舱内环境控制等,在全新的飞行器里开展各项空间站试验,进行生活、值班、锻炼等活动,这都是前所未有的。

反复多项试验

风险控制扎实有力

“中国载人航天工程的特点之一就是技术跨度非常大,每一艘飞船都有很大的突破,而每一项突破的落脚点都是放在严格的风险控制之上的。每一项新技术需要验证的内容都很多,很多设计环节控制住了就能成功,控制不住才构成风险。但即使有风险,我们也有相应的预案来化解。”何宇这样说到。

“神舟九号”是中国首次实施载人交会对接任务的飞船,在与“天宫一号”成功实现交会对接之后,航天员将进入天宫一号目标飞行器。

专家分析,虽然目前“天宫一号”在轨状态良好,但一直没有航天员进入,其空间环境是否适合人生存,还要进一步验证。另外,本次任务对组合体载人环境保障的要求也很高,对大气压力、供氧能力、空气温湿度以及有害气体控制等方面都要进行严格的风险控制。

为此,“神舟九号”进行了多次人控交会对接试验。最多的试验就是数字模拟仿真,包括蒙特卡洛打靶法等;同时还有半模拟仿真,依靠实验设备和模型进行验证;还有全物理仿真,完全模拟两个飞行器平移姿态的变化,航天员控制操作手柄来验证交会对接技术。

从反复试验的结果来看,“神舟九号”与以往的飞船相比,可靠性更高、时序更合理、故障处置余量更大,安全性自然得到了显著提高。

打造宜居飞船

“神女”首次飞天

随着“神舟九号”的成功发射,肩负手动交会对接任务的三位航天员,尤其是其中唯一一位女航天员引起了人们的热议。在本次任务中,航天员将进入天宫一号工作和生活,开展相关空间科学实验,并在完成预定任务后返回地面。

执行此次任务对航天员的身心都是极大的考验,对眼手协调性、操作精细性、心理素质等要求都非常高。

而女航天员的选拔更像是在鸡蛋里挑骨头,甚至皮肤上的疤痕、口气、蛀牙及脚茧都不能有。因为在太空中,最细小的瑕疵都可能造成大麻烦甚至灾难事件。严酷的条件可能引起疤痕出血,密闭舱室则会加剧身体异味。

张柏楠说,针对女航天员的飞天,神舟九号飞船团队开展了专项设计和专项试验,反复核算,专项验证、评审。而飞船作出的一些适应性修改,比如座椅、航天服等,都是根据女航天员的实际情况进行的调整,并严格控制质量,为飞天“神女”创造了非常好的生活条件。

另外,“天宫一号”的设计也非常人性化。据何宇介绍,“天宫一号”有效活动空间15立方米,包括两个睡眠区、一个仪表显示区、一个空间科学实验区、一个在轨锻炼区。其中两个睡眠区均采取私密性设计,彼此之间有隔断。睡眠区安放的睡袋也已经固定好,被褥则由航天员自备自换。每个卧室也都装有电话,便于航天员们互相联系,宜居性很强。

通过仪表显示区,航天员们可以实现与地面之间的天地双向可视通话,首次实现跟地面的视频联系。

本次“神舟九号”发射任务将从发射、运行、交会对接、返回、故障处理、故障预案等各个方面全方位地验证改进后的飞船性能,为未来空间站建成比较完善的天地往返运输系统打下坚实的基础。首次载人交会对接任务的圆满完成,预示着中国航天已经越过了执行空间站工程的一道关键门槛,并向着“2020年建设中国自己的空间站”的太空筑巢之梦迈出了重要一步。

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发布时间:2017-11-18 06:48

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