科技日報記者 崔爽 何亮

據(jù)中國載人航天工程辦公室消息，神舟十三號載人飛船入軌后順利完成入軌狀態(tài)設(shè)置，于北京時間2021年10月16日6時56分，采用自主快速交會對接模式成功對接于天和核心艙徑向端口，與此前已對接的天舟二號、天舟三號貨運(yùn)飛船一起構(gòu)成四艙(船)組合體，整個交會對接過程歷時約6.5小時。 

按任務(wù)實(shí)施計劃，3 名航天員隨后將從神舟十三號載人飛船進(jìn)入天和核心艙。 

這是我國載人飛船在太空實(shí)施的首次徑向交會對接，即通過天和核心艙下方對接口與空間站進(jìn)行交會并對接。

視頻素材來源：航天科技集團(tuán)五院  視頻制作：王宇

神舟八號以來，5艘飛船都是軸向?qū)樱鴱较蚺c軸向的夾角呈90度。

雖然只是方向變了90度，但難度大了不少。為確保徑向?qū)印笆仔恪比f無一失，五院502所研制團(tuán)隊(duì)進(jìn)行了數(shù)年的技術(shù)攻關(guān)和大量地面實(shí)驗(yàn)，并在神舟十二號載人飛船返回地球前開展了與空間站的繞飛及徑向交會試驗(yàn)，為神舟十三號正式實(shí)施徑向交會驗(yàn)證了關(guān)鍵技術(shù)。

只有神舟載人飛船可以徑向交會對接

之所以要驗(yàn)證，是因?yàn)樯裰凼栆源怪钡姆绞?、徑向的方式，垂直向上，從下面和組合體進(jìn)行交會對接。這項(xiàng)技術(shù)的難度非常大，也沒有在太空中驗(yàn)證過，所以神舟十二號在回家之前要先到這個節(jié)點(diǎn)艙的徑向?qū)涌诘南路饺ピ囋嚕纯催@個控制系統(tǒng)是不是能夠正常工作。

徑向交會對接難度很大，當(dāng)時，北京航天飛行控制中心空間站任務(wù)總師孫軍介紹，徑向交會對接和之前采用的后向?qū)?、前向?qū)佑泻艽蟛煌?。因?yàn)樗菑暮诵呐摰南路絹斫咏瑢?shí)際上飛船和核心艙在軌道高度上就有一個偏差，前向和后向?qū)邮窃谲壍劳瑯拥乃矫嫔系?，所以它的運(yùn)動是比較穩(wěn)定的。由于軌道高度的偏差，不同高度的速度是不一樣的，所以就需要在這個徑向?qū)拥慕咏^程中，除了在徑向方向有速度的位置的改變以外，還要去控制它在速度方向的角度。所以這樣的整個對接過程它是高動態(tài)的，是控制系統(tǒng)要實(shí)時的去敏感核心艙的位置，并且實(shí)時進(jìn)行控制。

而神舟載人飛船之所以要和空間站進(jìn)行徑向交會對接，孫軍表示，因?yàn)橐M(jìn)行航天員乘組的輪換，就會同時有兩艘飛船對接空間站，這樣（徑向交會對接）能夠提高進(jìn)駐空間站的通道和手段。而神舟飛船的發(fā)動機(jī)、控制系統(tǒng)和敏感器，都是專門為全方位與空間站對接而設(shè)計的，所以只有神舟載人飛船能夠做得到和空間站進(jìn)行徑向交會對接。

據(jù)悉，為適應(yīng)空間站組合體不同構(gòu)型及來訪航天器不同?？繝顟B(tài)，實(shí)現(xiàn)與空間站前向、后向、徑向交會對接和分離，神舟團(tuán)隊(duì)設(shè)計了新的交會路徑和繞飛模式，增加了繞飛、快速交會對接、徑向交會對接各項(xiàng)功能。

克服三大難點(diǎn) 飛船智能自主完成

航天科技集團(tuán)五院（以下簡稱五院）總體設(shè)計部飛船型號系統(tǒng)總體副主任設(shè)計師高旭表示，徑向交會對接有“三個難”，也讓此次交會對接的“空中華爾茲”更加美妙絕倫，扣人心弦。

首先是持續(xù)控制姿態(tài)和軌道“難”。

對于前向、后向交會對接，其200米保持點(diǎn)是一個穩(wěn)定的保持點(diǎn)，即使發(fā)動機(jī)不工作，飛船也能較長時間保持穩(wěn)定的姿態(tài)和軌道。而徑向交會沒有穩(wěn)定的中途停泊點(diǎn)，需要持續(xù)對飛船的姿態(tài)和軌道進(jìn)行控制，推進(jìn)劑消耗大，故障處置難。

其次是姿態(tài)和相對位置確定“難”。

神舟載人飛船配有敏感器，它就如同飛船的眼睛，通過觀察星星和預(yù)設(shè)的標(biāo)志點(diǎn)等來確定自己的飛行姿態(tài)、與空間站的相對姿態(tài)相對位置等。但由于徑向交會過程中，飛船需由平飛轉(zhuǎn)豎飛等大范圍的姿態(tài)機(jī)動，所以對“眼睛”能看到目標(biāo)和保證“眼睛”不會被復(fù)雜光照變化所干擾提出了更高要求。

最后是航天員手控交會模式“難”。

徑向交會對接過程中基本失去了地球這個最熟悉的參照基準(zhǔn)，測控條件變差，且相對動力學(xué)運(yùn)動特性與前向交會不同，這給手控交會模式下航天員的操作增加了難度。

據(jù)了解，此次徑向交會對接整個過程都是在制導(dǎo)導(dǎo)航與控制（GNC）系統(tǒng)指揮下，飛船智能自主完成的。

徑向交會和前向交會都是中國空間站載人飛船正常的交會方式，會在未來空間站載人交會對接任務(wù)中交替使用。

關(guān)鍵詞： 首次 徑向 交會 對接