转贴：载人航天发言人详解天宫一号与神八对接全程

新华社快讯：载人航天工程新闻发言人2日宣布，天宫/神八交会对接任务总指挥部第六次会议研究决定，神八将于2日23时许转入自主导航控制，与天宫一号实施首次交会对接。 中广网北京11月2日消息 昨天(1日)凌晨升空的神舟八号飞船，在明天(3日)凌晨1：30分左右，将要上演“惊心动魄”的一幕：它要和已经在太空高速运行的天宫一号飞行器实现交会对接，成为一个组合体。 3D动画演示神八与天宫对接难点 北京晚报讯 在“神舟八号”与“天宫一号”即将执行我国首次空间交会对接任务之际，记者来到对接机构的研制单位——上海航天技术研究院805所，探访这两个航天器如何进行“太空之吻”？ 对接结构在地面已进行1101次试验 在太空将两个航天器对接起来形成一个“组合航天器”的对接技术，是人类载人航天活动的一项关键技术。目前，世界载人航天领域使用的对接机构有两大类：一类是美国航天飞机的“异体同构周边”式对接机构，另一类是俄罗斯和欧空局ATV飞船上的“锥-杆”式对接机构。 “瞄准世界先进水平，我国对接机构采用了导向板内翻式的异体同构周边式构型，对接机构所有的仪器设备都安装在周边，中间留了直径800毫米的人孔通道，宇航员和货物就是从这个通道运送。”上海航天技术研究院研究员、交会对接大型地面试验系统原负责人陶建中介绍说。 陶建中说，对接机构在我国是一项全新技术，许多问题都是以前从未遇到的，其中最主要的技术难点有四个方面：一是如何保证两个飞行器相撞时“不撞坏、不弹开”，软硬适度；二是如何保证很多相互矛盾的动作(如推-拉、合-分等)组合在一起具有高可靠度；三是许多复杂的产品要协调安装于周边，中间留出人孔通道，如何实现系统集成；四是如何在地面充分试验、模拟天上微重力情况下的对接分离过程。 针对对接机构的技术难点，上海航天技术研究院805所的研制队伍进行了长达16年的科技攻关，在仿真先行、高可靠的设计技术、集成技术和地面模拟等关键技术上，一一取得了突破，目前已成功申报20多项专利。对接机构在“上天”之前，已经在地面上进行1101次对接试验、647次分离试验。 对接分为8个步骤 约需十分钟时间 两个航天器在太空的交会和对接是两个不同过程。 陶建中介绍，当“神舟八号”和“天宫一号”在同一时刻以同样的速度到达同一个地点顺利交会，两个飞行器的速度、位置、姿态、偏差等11个参数满足对接的初始条件后，飞行器就将停止控制，让它们根据惯性进行碰撞，整个对接过程一共大约需要十分钟时间。 对接8个步骤： 第一步是“相撞”。在惯性作用下，8吨重的“神舟八号”与8.6吨重的“天宫一号”以每秒0.2米左右的速度进行相撞，当“神舟八号”上的主动对接机构碰撞上“天宫一号”上的被动对接机构，对接过程正式开始。 第二步是“捕获”。当“神舟八号”主动对接机构上的对接环，接到失衡传感器发出对接指令信号后，6根滚珠丝杆就会向外推出200多毫米，对接环上安装的3对捕获锁，撞到“天宫一号”被动对接机构相对应的卡板器，就会被牢牢卡住。 第三步是“缓冲”。“神舟八号”对接环受到撞击后，将会通过一套传动机构，联向对接机构上的摩擦自动器和电磁阻尼器，分别吸收纵向和横向的撞击能量，进行缓冲。碰撞、捕获、缓冲三个步骤共需要大约60秒时间。 第四步是“校正”。当“神舟八号”成功捕获“天宫一号”并实施缓冲后，“神舟八号”对接环的6根滚珠丝杆继续往外推至300毫米，同时对两个航天器的姿态、位置和偏差等进行强行校准，校准时间约需80秒。 第五步是“拉近”。校准后，“神舟八号”对接环的6根滚珠丝杆缓缓收缩，将两个飞行器“拉近”，这一过程约需240秒。 第六步是“拉紧”。“神舟八号”和“天宫一号”的对接面上，分别安装了6组共12把对接锁，每把对接锁的拉力达3吨。当两个飞行器被拉近后，两个对接面的12把对接锁一一相扣。 第七步是“密封”。两个飞行器拉紧后，对接机构上的驱动电机将带动钢丝绳系统，将两个连接器面上的密封圈压缩，保持密封。 第八步是“刚性连接”。通过对接锁使两个连接器贴合，实现“刚性连接”，将两个航天器组合成一体。拉紧、密封和刚性连接共需220秒。 连接后的“组合航天器” 由“天宫一号”控制 据陶建中介绍，“神舟八号”和“天宫一号”实现刚性连接后，将通过制动控制系统，接通两个航天器的电气液路通道，进行信息和能源并网。“神舟八号”上的航天员和货物通过直径800毫米的人孔通道进入“天宫一号”。连接后的“组合航天器”由天宫一号控制，“神舟八号”处于停靠状态，但如果出现故障，“神舟八号”则可以立即进行“替补”。 在联合飞行任务结束后，或在紧急状态下，实现两个飞行器的安全分离也至关重要。根据程序设计，“神舟八号”和“天宫一号”的对接锁可自动分离，一旦出现故障，宇航员可手动分离，将两个对接机构掰开；此外，还可以采用火工品将对接机构炸开，实行强行分离。 新华社 神八天宫将于3日凌晨陕甘上空对接 据介绍，神舟八号与天宫一号3日凌晨对接时正飞行在我国甘肃、陕西上空。 据北京飞控中心总体室工程师陈翔介绍，甘肃、陕西两地测站分布比较密集，属于搭界弧段，可实现测控全可见。同时，甘陕两地又处于天链01星和天链02星两颗中继卫星的覆盖地段，能够保证神舟八号和天宫一号从相距140米的停泊点，到最终的靠拢锁紧阶段，整个过程都在我国观测范围内。

“天宫”倒飞候“神八” 本报讯（特派记者代丽丽）中国载人航天工程新闻发言人武平说，目前，天宫一号目标飞行器运行稳定，设备工作正常，满足交会对接任务要求。 为迎接神舟八号飞船发射，实施首次交会对接试验，天宫一号目标飞行器入轨后主要开展了四项工作。 一是分别于飞行第4圈和13圈进行了变轨，进入到高度为354公里的近圆轨道；二是完成了平台在轨测试，特别是对交会测量设备、对接机构性能以及停控、倒飞等功能进行了测试。测试结果表明，天宫一号平台运行稳定，设备工作正常，各项功能和性能满足交会对接任务要求；三是开展了科学实验载荷在轨功能检查，各载荷设备状态正常；四是进行了轨道控制和调相控制，现在天宫一号完成了调相和轨道圆化，进入高度为343公里的交会对接轨道，转为倒飞状态，等待与神舟八号飞船的交会对接。J205 “神八”对接后 可停靠180天 本报讯（特派记者代丽丽）为了迎接交会对接任务，神舟八号飞船在前期飞船基础上进行了较大改进，600多台套设备中，一半以上发生了技术状态变化，通过对部分系统的改进，使其具有了与目标飞行器对接后停靠180天的能力。 中国载人航天工程新闻发言人武平介绍，执行此次交会对接任务的神舟八号为改进型飞船，全长9米，最大直径2.8米，起飞质量8082公斤。轨道舱是航天员生活舱，有效活动空间5立方米，舱外安装交会对接测量设备和主动对接机构。返回舱是航天员座舱，配有降落伞和着陆缓冲系统，舱内配置了仪表板、指令板以及航天员手动控制手柄；推进舱是飞船的动力和能源舱段，安装了轨控、姿控发动机和太阳电池帆板。 飞船的600多台套设备中，一半以上发生了技术状态变化。其中，新研设备约占15％。改进主要集中在两个方面：一是为了具备自动和手动交会对接功能，新增和改进了一些设备；二是为了提高飞船的性能及安全性、可靠性，对部分系统进行了改进，飞船具有了与目标飞行器对接后停靠180天的能力。通过这些改进和交会对接任务的飞行验证，将逐步形成标准配置、状态固化的载人飞船，为后续任务的组批投产奠定了基础。J205 应对交会对接风险 制定近百种故障预案 本报讯（特派记者代丽丽）针对交会对接过程中可能出现的故障，工程制定了近百种故障预案，以有效控制风险。 中国载人航天工程新闻发言人武平介绍，“两个高速飞行的航天器在空间轨道上准确会合，精度要控制在十几厘米之内，其难度和风险可想而知。”武平说，空间飞行器交会对接是航天领域公认的技术难关，风险很大。从国际上已经进行的交会对接任务看，曾发生过飞行器相撞的事故。 武平说，工程采取了多种措施应对风险：一是确保飞行产品高质量，不带任何疑点发射；二是以最为关键的自主控制系统和对接机构为重点，进行了大量的地面仿真与试验验证；三是针对交会对接过程中可能出现的故障，制定了近百种故障预案，并进行了反复的合练演练。 此外，针对不同类型的故障，设计了各种安全模式，以应对预案外的故障。比如为防止两飞行器碰撞，设计了飞船撤退和撤离两种安全模式。同时，设置了安全控制点，以此有效控制风险。

转自腾讯新闻

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