刺激表情包:神舟、天宫成功对接!关键步骤揭秘

神舟、天宫成功对接!
凌晨1时30分,对接环接触；约10分钟后,对接锁紧,任务完成!
南方报业新闻 时间: 2011年11月03日 来源: 南方都市报




制图:CFP崔俊超

据新华社电　今日凌晨1时30分,对接环接触!神舟八号对接机构上的传感器实时下传的数据表明,两个航天器已经成功接触。约10分钟后,对接圆满成功!
专家分析,“神八对接天宫一号相当于尘埃碰撞”。我国此次交会对接任务的实质就是:“天宫一号”以8公里/秒的速度在飞,“神舟八号”追上去,“天宫一号”对接口的4只直径为3.8厘米的电连接器的插头,必须在准确的时间内完成与“神八”对接口上4只插座的对接。　　　　中国载人航天工程新闻发言人昨日下午宣布,天宫一号/神舟八号交会对接任务总指挥部第六次会议研究决定,神舟八号飞船将于昨晚11时许转入自主导航控制,与天宫一号目标飞行器实施首次交会对接。
在自主控制阶段,飞船将分三个阶段进行交会对接:其中从52公里到5公里是寻的段,从5公里到140米是接近段,从140米到对接机构接触是平移靠拢段。整个自主控制段约需两个半小时。
此后,从对接机构接触开始,神八飞船与天宫一号要在约10分钟内完成捕获、缓冲、拉近和锁紧四个过程,最终实现两个航天器之间的刚性连接,形成组合体。据报道,这15分钟内的大部分过程是在我国陕甘上空完成。
据介绍,神舟八号飞船与天宫一号目标飞行器的首次交会对接进入自主导引段后,分别在5公里、400米、140米、30米设立4个停泊点,在每一个停泊点都要做短暂的停留。为何要设置这4个停泊点?参与完成了这次交会对接任务的测控通信系统总体设计方案的航天测控专家王瑞军介绍:“目的是为了降低风险。每一个停泊点的设置都为判断两个飞行器的运行状况留出了时间,只有一切正常才往下一步走,可以最大限度地降低风险。”
关键步骤揭秘
“交会对接,是我国航天史上迄今为止难度最大的一次飞行任务。”载人航天工程空间实验室系统和飞船系统两个系统的总设计师张柏楠说。如何交会,如何对接,难在哪里?张柏楠详解了对接的最后三道关。
防撞进入5公里无动力也相撞
美俄两国早期的交会对接试验,碰撞事故层出不穷。就在1997年,俄罗斯的进步飞船与和平号空间站还发生相撞,使空间站上的光谱号舱被迫关闭。这次碰撞也加速了和平号空间站失效坠毁的进程。
当飞船历尽艰难来到天宫一号身边,相撞成了最危险的事。飞船专门加装了4台反推发动机,提供紧急避让的动力。
二者相距5公里以外时,如果关掉发动机,则会在各自的轨道上越离越远,不会相撞。一旦进入5公里之内,即使没有任何动力,也可能越飞越近导致相撞。
因此,神舟八号飞船与天宫一号目标飞行器的首次交会对接进入自主导引段后,分别在5公里、400米、140米、30米设立4个停泊点,4个停泊点就像是轮船入港前的锚地,是重要的可靠性备份措施。走一段停一停,一方面可以避免走得太快发生碰撞,另一方面也提供了处置突发故障的时间。如果在某一阶段出了问题,可以退回上一停泊点,解决后继续按原计划前进。
精控避开阳光在地球阴影区对接
要让两个在343公里高的轨道上高速飞行的8吨多庞然大物对接,挨近时误差要在18厘米之内,姿态小于5度,这就好比是让飞船拿着一根线,穿到天宫一号拿的那根绣花针的针眼里去。
这需要神舟八号飞船上诸多新增设备的紧密配合。飞船新增的8台平移发动机遍布周身,提供了各个角度和方向的推力。而最关键的,首先是航天器相对位置测量数据的精确,发动机提供的推力才能精确。
从相距52公里到实现交会对接,作用距离较远的微波雷达率先工作,进入20公里后精度较高的激光雷达开始工作,进入100米时更加精确的CCD光学敏感器开始介入。这3台交会对接测量设备完全由我国自主研制,如果对接成功,将验证我国同时掌握3种世界领先的太空测量技术。
由于在地面无法完全模拟太空中的阳光强度,为避免强阳光对测量设备的干扰,首次交会对接计划在地球阴影区进行。如果进展顺利,第二次对接会选择在光照区进行。
分离最后一招炸毁天宫锁钩
两个航天器的速度、位置、姿态、偏差等11个参数满足对接条件后,神舟八号在惯性作用下继续前进,与天宫一号轻轻相触。当感应装置感受到接触,飞船尾部4台发动机随即点火,“捕获”后旋即关机,紧接着,缓冲、校正、拉近、拉紧、锁死等一系列动作就会相继展开,上千个齿轮和轴承同步动作,飞船和天宫用大约15分钟的时间组成了刚性连接的组合体。
两个航天器形成组合体运行结束飞船准备返回时,分离,也是一个重要关口。如果分不开,航天员就无法返回地球,后果是灾难性的。
对接时锁得太紧,分离时就必然更加困难。对接机构上的12把结构锁,每个锁的拉力都是数吨级。为保分离采取了4重备份。飞船锁钩自动解锁失效,则由天宫锁钩解锁,如果仍然不行,则先用火工品炸断飞船锁钩,仍然无效,最后的选择就是把天宫的锁钩炸毁,万一发展到这一步,天宫的对接机构永远失效,将无法迎接下一艘飞船。
锁紧机构依次解开后,两个对称的弹簧提供了初始推力,飞船离天宫慢慢变远,直至撤至安全距离,飞船发动机点火,加速离开。飞船返回舱返回地球后,交会对接试验至此完成。　　　　据新华社电
□对接过程示意图
6　通道形成、对接成功
最终一个直径0.8米的通道形成,两个航天器之间的物资和人员可以交换
5　边缘密封、刚性连接
接下来,是边缘密封和刚性连接,然后压力阀开始动作,确保两个空间内的压力相当
4　“神八”“天宫”连为一体
分别在240秒和220秒之内完成“拉近”和“拉紧”两个动作,两者连为一体
3　“天宫”捕获“神八”
“碰撞”后,“天宫”捕获“神八”,再通过一系列工程力学作用,将两个物体碰撞产生的能量吸收掉,实现“缓冲”。前三个动作完成需60秒。在此飞行过程中,两个航天器必有一定偏差,需用80秒过错成姿态“校正”
2　“神八”轻轻撞上“天宫”
随着距离的不断拉近,激光跟踪仪等一系列精密仪器不断开启。在相对距离不超过300毫米,角度偏差不超过5度、相对速度0。2米/秒的情况下,“神八”轻轻撞上来
1　“神八”定位并自主导航
“神八”会“天宫”,当追至相距约100公里时,通过接收美国GPS、中国北斗和俄罗斯格洛纳斯三种导航系统的卫星信号定位,调整自己的姿态和速度,并开始自主导航