
图表:神舟八号/天宫一号对接——接触 新华社记者 王永卓 编制
新华社北京11月2日电(记者黎云、田兆运、王经国)如果把复杂难懂的交会对接过程简单类比成轮船靠泊码头,那么神舟八号与天宫一号的交会对接任务就会显得更容易理解。为实现中国首次无人交会对接任务,载人航天工程各系统都做了相应的技术改进。
手动点火改为自动点火
“……5、4、3、2、1,点火!”“零号”指挥员口齿伶俐地倒计时,然后按下一个红色按钮,是火箭发射留给普通人最深刻的印象。
“但这一幕在神舟八号升空的一刻改变了,那个红色按钮已经不需要人工按下。倒计时还有,但也只是为了直观地表现发射流程。”曾担任神七发射任务“零号”指挥员的郭忠来介绍说。
为满足交会对接任务要求,神舟八号的发射时间误差必须控制在正负1秒之内,发射场系统启用了“自动点火控制终端”,按照接受的天文时间自动点火,不再由人工进行控制。发射场系统的多个软件也相应进行了改进。
“但这并不意味着指挥员的压力可以减轻,或者标准降低。”郭忠来说,“零号”指挥员仍然需要坚守在岗位上,要清楚各系统的即时状况,一旦发生故障,要及时做出判断和处置。
运载火箭做了近200项改进
从长征二号F到长征二号F遥八,虽然都冠以“长征二号”,在外形上差别也不大,但运载火箭总设计师荆木春认为,这一款改进型火箭,基本上算得上是新研制的火箭。
“在发射天宫一号时,火箭一共进行了170多项改进。而这一次,又在此前基础上进行了20余项改进。”荆木春说,因为交会对接任务对神舟八号的入轨精度要求很高,必须通过火箭把飞船精准地送入轨道,才能让飞船尽量靠近目标飞行器,尽可能节省燃料,实现成功对接。
荆木春介绍说,改进后的火箭入轨精度比原来提高了2至3倍,与发射天宫一号的火箭相比,长征二号F遥八火箭在性能上也有进步。
长征二号F遥八火箭同时还实现了“通用化、系列化、模块化”,使火箭的可靠性有了进一步提高,同时降低了生产成本。
首次使用新的制导手段
摄动制导和迭代制导,是两种不同的制导手段。“简单解释,摄动制导是事先规定好具体路径,引导火箭到达指定目的地,而迭代制导则只是限定目的地,但不限制具体路径。”荆木春说。
从精度上来说,迭代制导技术依靠现代计算机技术和最优控制理论,灵活根据火箭当前的速度、位置以及预估的入轨点,不断调整自己的飞行轨迹,更精确地到达目的地。承担发射任务的长征二号F遥八火箭,具备了使用上述两种方式制导的能力。
荆木春介绍说,虽然发射天宫一号的精度要求没有发射神舟八号高,但仍然使用了摄动制导方式,“这次为了满足精度需求,我国首次使用迭代制导技术,将神舟八号送入预定位置”。
飞船加装雷达和平移发动机
天地往返技术、出舱技术、对接技术,是神舟系列飞船需要不断突破的技术点。“首先是要上得去、回得来,然后在此基础上不断改进。”航天科技集团神舟八号项目副总指挥穆东明介绍说。
他表示,神舟八号虽然是无人飞船,但是飞船的设计状态完全是按照有人设计的。飞船的改进项目有很多,最直接的改进是加装了对接机构,具备了交会对接的基本功能。
在高速和空间条件下进行对接,飞船一是需要能够捕获到目标,二是在对接的过程中需要灵活地调整飞船姿态,实施精确对接。穆东明说,神舟八号飞船加装了用于捕获目标飞行器的雷达和光学系统,使飞船在100公里左右的距离就能够“看”到天宫一号。在动力上,神舟八号加装了平移发动机,使飞船可以在轨道上具备平移的能力。“这是以前神舟系列飞船所没有的,也是专门为交会对接所设计的。”穆东明说。
首次在低轨道上采用高压电源
按照方案,天宫一号与神舟八号对接成功后,飞船的电源系统将不再工作,由天宫一号为其提供电力支持。与以往的神舟系列飞船使用低压电源系统不同的是,天宫一号使用的是100伏的高压空间电源系统。 据载人飞船系统总设计师张柏楠介绍,高压电源在传输电力时损耗小,适用于耗电大、在轨工作时间长的空间站。作为中国空间站的“前身”,天宫一号使用了高压电源。对接以后,还将转换为低压电,为神舟八号提供电力支持。
尽管我国有在卫星上使用高压电源的先例,但在距离地球300多公里低轨道上采用高压电源供电尚属首次,需要克服低轨道空间环境带来的诸多新难题。