科技日?qǐng)?bào)記者?付毅飛

據(jù)中國(guó)載人航天工程辦公室消息，北京時(shí)間5月30日9時(shí)31分，搭載神舟十六號(hào)載人飛船的長(zhǎng)征二號(hào)F遙十六運(yùn)載火箭在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心點(diǎn)火發(fā)射，約10分鐘后，神舟十六號(hào)載人飛船與火箭成功分離，進(jìn)入預(yù)定軌道，航天員乘組狀態(tài)良好，發(fā)射取得圓滿(mǎn)成功。

(資料圖)

16時(shí)29分，神舟十六號(hào)載人飛船成功對(duì)接于空間站天和核心艙徑向端口，整個(gè)對(duì)接過(guò)程歷時(shí)約6.5小時(shí)。

18時(shí)22分，翹盼已久的神舟十五號(hào)航天員乘組順利打開(kāi)“家門(mén)”，歡迎遠(yuǎn)道而來(lái)的神舟十六號(hào)航天員乘組入駐“天宮”。

記者從中國(guó)航天科技集團(tuán)五院了解到，這是中國(guó)空間站應(yīng)用與發(fā)展階段首艘載人飛船的交會(huì)對(duì)接任務(wù)，也是空間站三艙“T”字構(gòu)型下實(shí)施的首次徑向交會(huì)對(duì)接任務(wù)。相較于空間站建造階段神舟十三號(hào)、十四號(hào)實(shí)施的徑向交會(huì)對(duì)接，神舟十六號(hào)交會(huì)對(duì)接任務(wù)難度更大，這對(duì)該院502所自主研發(fā)的我國(guó)空間交會(huì)對(duì)接GNC（制導(dǎo)導(dǎo)航與控制）系統(tǒng)提出了更高要求。

難點(diǎn)一：組合體質(zhì)量更大

隨著問(wèn)天實(shí)驗(yàn)艙、夢(mèng)天實(shí)驗(yàn)艙，以及神舟載人飛船、天舟貨運(yùn)飛船等艙段和飛船相繼加入，空間站組合體的尺寸、質(zhì)量、慣量、重心位置等影響姿態(tài)控制的核心要素，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(jí)的增長(zhǎng)。

此前神舟十四號(hào)徑向停靠空間站，飛船的對(duì)接目標(biāo)為47噸級(jí)；此次神舟十六號(hào)將首次在空間站有人駐留情況下，與90噸級(jí)的空間站組合體進(jìn)行徑向?qū)?。為此，?duì)接機(jī)構(gòu)面臨著與多構(gòu)型、大噸位、大偏心對(duì)接目標(biāo)的捕獲、緩沖、剛性連接等全新挑戰(zhàn)。

飛船交會(huì)對(duì)接特別是近距離對(duì)接時(shí)，采用的是相對(duì)姿態(tài)位置控制方法，空間站運(yùn)動(dòng)特性的變化將直接影響飛船交會(huì)對(duì)接控制過(guò)程。

雖然神舟十五號(hào)已經(jīng)成功完成空間站“T”字構(gòu)型的交會(huì)對(duì)接任務(wù)，但其對(duì)接的位置為空間站前向?qū)涌?。由于空間站在不同方向上運(yùn)動(dòng)特性有所區(qū)別，神舟十六號(hào)進(jìn)行的徑向?qū)?，需要GNC系統(tǒng)依靠自身的能力克服上述變化帶來(lái)的影響。

難點(diǎn)二：更多視線(xiàn)遮擋

神舟十六號(hào)在進(jìn)行徑向交會(huì)對(duì)接任務(wù)時(shí)，將沿著天和核心艙下方的徑向?qū)涌谥饾u靠近空間站組合體，從飛船的視角看，天和核心艙、問(wèn)天實(shí)驗(yàn)艙、夢(mèng)天實(shí)驗(yàn)艙、天舟六號(hào)貨運(yùn)飛船以及神舟十五號(hào)飛船均會(huì)出現(xiàn)在其視野中。

這對(duì)于神舟十六號(hào)上需要以宇宙背景或太陽(yáng)作為觀(guān)測(cè)目標(biāo)的測(cè)量敏感器來(lái)說(shuō)，將產(chǎn)生視線(xiàn)上的遮擋。而且隨著飛船和組合體逐漸靠近，遮擋會(huì)越來(lái)越多。

為此，需要依靠GNC系統(tǒng)敏感器自身的抗干擾和目標(biāo)特性識(shí)別能力加以區(qū)分和屏蔽，或是采用不同測(cè)量方位、不同測(cè)量體制的備份測(cè)量敏感器，保證持續(xù)、準(zhǔn)確的測(cè)量。

難點(diǎn)三：羽流影響更復(fù)雜

當(dāng)兩個(gè)航天器距離較近時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)噴出的氣流會(huì)對(duì)相互產(chǎn)生影響，這在業(yè)內(nèi)被稱(chēng)作“羽流影響”。

空間站組合體尺寸增大，會(huì)導(dǎo)致飛船和空間站組合體的發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)，羽流影響比以往對(duì)接任務(wù)時(shí)更加復(fù)雜。

飛船在近距離交會(huì)過(guò)程中，需要頻繁啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)對(duì)相對(duì)姿態(tài)和位置進(jìn)行調(diào)整，這將對(duì)空間站姿態(tài)產(chǎn)生影響。組合體艙段的增加，會(huì)使上述特性更為復(fù)雜。反之，空間站的噴氣控制也會(huì)影響飛船的控制。

針對(duì)該問(wèn)題，需要GNC系統(tǒng)在發(fā)動(dòng)機(jī)分組使用和控制方法上進(jìn)行優(yōu)化，并通過(guò)地面仿真計(jì)算加以驗(yàn)證，確保交會(huì)對(duì)接任務(wù)在諸多影響下仍能成功。

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