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核心提示
原因完整的交会对接需要自动和人工技术都得到验证;是对国产对接机构可靠性和安全性的进一步验证
难点容易出现俯仰、位置、姿态三种偏差;地面仿真训练与太空“实战”有差异
神九飞船即将再次撤离天宫一号目标飞行器,而后实施手控交会对接。为什么在自动对接成功后还要验证手控?手控交会有何难点?如何应对?专家为我们做出详细解答。
为什么要进行手控?
既然以自动方式可以顺利完成飞行器的太空对接,为什么还要让神九进行手控对接?载人航天工程总设计师周建平说,从世界载人航天的发展来看,交会对接应该涵盖自动和人工两个方面,二者互为备份,缺一不可。只有自动和人工技术都得到验证,才是实现了完整的交会对接。
人的灵活反应和主观能动性,也给太空中的复杂动作增加了安全系数。自动对接是一种程序控制,响应迅速、控制精准,但是,一旦出现策略方案外的情况,自动系统就显得“无能为力”。“在处置意外状况的时候,人脑比电脑更可靠。”飞船系统总指挥何宇说。
手控交会对接,也是对国产对接机构的进一步验证。目前飞船与天宫上的对接机构,是中国目前为止最复杂的空间机构。经过此前交会对接验证,其方案和产品可靠性都能够满足任务要求。这一次,神九和天宫一号将进一步验证国产对接机构的可靠性和安全性。
手控究竟难在哪儿?
周建平说,与以往飞行任务相比,神舟九号飞行难度和复杂程度大幅增加。对接过程中,航天员要准确判断两个航天器的相对位置,通过姿态和平移两个手柄,控制飞船姿态、前进速度和方向,对眼手协调性、操作精细性和心理素质要求极高。
中国航天员科研训练中心副主任白延强说,手控交会对接实际上是把两个高速飞行器对接起来,使其成为一个组合体。“神九飞船和天宫实验室飞行速度每小时超过上万公里,重量在8吨到9吨,对接时候要求接近的相对速度是0.2米/秒,角度偏差1°之内,横向偏差在0.2米到0.3米。”白延强说,这就要求在对接过程中,严格控制高速飞行器的误差。
“这就像天宫上有个靶子,对接就是要像枪一样打中瞄准心。”白延强说,对接很容易出现三种偏差,“一是左右上下的俯仰偏差;二是位置偏差;三是发生了旋转,产生了姿态的偏离。”因此,要求航天员对这六个自由度的偏离有很好的把握。
手控交会对接带来的另一个难点是,航天员在地面的训练虽然是仿真的,但地面环境与太空毕竟不是百分之百相同。“这就要求宇航员对天地差异有一个正确的认识。”白延强说,“要达到正确的认识,就要靠千百次的训练。”
如何确保手控成功?
航天员系统总指挥、中国航天员科研训练中心主任陈善广说,为了顺利完成交会对接任务,航天员系统开展了前期的科学研究,验证交会对接控制的模式、机构、界面是否符合人的心理、生理认知特点,根据验证结果为工程研制适合航天员的交会对接工程系统提出了要求。同时,研制了手控交会对接的模拟设备,还专门研制了单项的训练模拟器,并对现有的全任务训练模拟器进行了增补和改进。
航天员选拔训练研究室主任吴斌说,航天员的手控交会对接训练细分为多个科目,训练从难、从严。科目设置考虑到阳照区、阴影区、有参数、无参数等多种状况,模拟了可能发生的40多种故障,同时在训练中也随机设置故障和偏差,给航天员增加噪声等干扰。
为使手控交会对接万无一失,航天员在地面进行了上千次的训练。“手控交会对接的精度甚至比工程给定值还要精确。”吴斌说,“负责交会对接任务的刘旺,训练已经达到1500次。在仪表没有数据的情况下,他仅靠光学显示就能够操作。”
(据新华社北京6月23日电)