空间交会对接技术进一步成熟 “太空会师”再次上演

光明日报记者 张蕾 张胜 光明日报通讯员 时小丹 张昊

4月26日3时32分，历经约6.5小时，神舟十八号载人飞船顺利完成与空间站核心舱的径向交会对接。之后，3名航天员进驻空间站核心舱，与神舟十七号乘组进行在轨轮换，6名航天员实现“太空会师”。

2023年5月30日，中国空间站应用与发展阶段首艘载人飞船神舟十六号，就与中国空间站成功实现了径向交会对接。在此次任务中，神舟十八号载人飞船依然采用径向交会对接模式。航天科技集团五院相关专家介绍，相比大家比较了解的前向和后向交会对接任务，径向交会对接更像是一部高难度“动作大片”，它标志着我国自主研发的空间交会对接GNC（制导、导航与控制）技术进一步成熟。

在相关专家看来，高难度主要体现在以下三个方面：

一要面对组合体的大质量。神舟十八号载人飞船同由天和核心舱、问天实验舱、梦天实验舱等更多舱段以及神舟载人飞船、天舟货运飞船等更多飞船组成的空间站组合体径向交会对接时，必须充分考虑空间站的尺寸、质量、惯量以及重心位置等影响姿态控制的核心要素。“特别是近距离逼近时，飞船交会对接采用的是相对姿态、相对位置六自由度控制方法，空间站运动特性的变化将直接影响飞船的交会对接控制过程，因此每一次径向对接都需要GNC系统依靠自身的能力克服上述变化带来的影响。”专家解释。

二要面对组合体的大尺寸。神舟十八号载人飞船进行径向交会对接时，将沿着天和核心舱下方的径向对接口逐渐靠近空间站组合体。此时，从飞船的视角看，天和核心舱、问天实验舱、梦天实验舱、天舟七号货运飞船以及神舟十七号载人飞船均会出现在神舟十八号载人飞船的视野中，这对于其上安装的需要以宇宙背景或太阳作为观测目标的测量敏感器来说，将产生视线上的遮挡。“随着神舟十八号载人飞船和组合体距离的逐渐逼近，遮挡会越来越多，需要靠GNC系统敏感器的抗干扰或目标特性识别能力加以区分和屏蔽，或采用不同测量特性、体制的备份敏感器，以保证持续、准确的测量能力。”专家强调。

三要面对复杂的羽流影响。相比以往执行发射和对接任务，空间站组合体尺寸的增大，使得飞船和空间站组合体的发动机工作时，羽流间的相互影响变得更加复杂。“飞船在近距离交会过程中，需要频繁启动发动机调整相对姿态和位置，这将对悬浮在太空中的空间站姿态产生影响。而由于组合体舱段的增加，神舟十八号载人飞船任务中的上述特性更为复杂。同样，空间站的喷气控制也会影响飞船自身的控制。”专家指出，对于这一问题，需要在发动机分组使用和控制方法上优化GNC系统，并通过地面仿真计算来验证，以确保交会对接过程在诸多影响下仍能圆满完成。

GNC系统是神舟飞船的核心分系统，被研制人员亲切地称为“神舟舵手”，因为它负责了飞船从发射时与火箭分离，到与空间站交会对接，再到飞船撤离空间站并返回地球的全过程控制，同时还负责飞船飞行时的姿态与轨道控制、太阳翼帆板控制等。“尽管径向交会对接难度较大，但飞船在‘久经沙场’的GNC系统的自主操控下，依然能够圆满完成交会对接全过程，再次上演‘太空会师’名场面。”专家表示。

（光明日报北京4月26日电）

《光明日报》（2024年04月27日 04版）

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