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8小时6次变轨!对接成功!天舟二号完成“派送” 天和核心舱顺利“签收” 粮草先行 兵马待动 太空新旅 筑梦天宫 神舟十二号飞船整装待发 3名航天员下月将“入住”

来源:华商报 2021-05-31 02:50   https://www.yybnet.net/

据中国载人航天工程办公室消息,天舟二号货运飞船继5月29日20时55分成功发射后,于5月30日5时01分,采用自主快速交会对接模式,精准对接于在轨运行的天和核心舱的后向端口,从“太空快递”发出到“上门完成签收”,整个过程历时约8小时。

5月29日20时55分

长征七号遥三运载火箭托举着天舟二号货运飞船点火腾空。

21时27分

快速交会对接开始。

21时39分

第一次变轨开始进行。

为了更加精准对接天和核心舱,天舟二号需要经历6次变轨。这6次变轨的节点都是事先预制好的,减少了地面操控人员的操作,但并不是完全不管,一旦发现有异常情况,就会启用地面干预。

30日凌晨0时51分

这次快速交会对接的第六次变轨,也就是最后一次变轨开始。

凌晨2时27分

天舟二号正式进入5公里停泊点。

4时05分

天舟二号货运飞船进入到了200米停泊点。

此时,天舟和天和两个飞行器各自的控制系统,自主导航测量自己的位置、姿态等信息,通过自主计算控制指令,传到推进系统或者是控制力矩陀螺,以保持着各自的状态。

4时49分

天舟二号货运飞船进入此次行程的最后一个停泊点,19米。

为什么是19米?专家解释,19米这个数字是精心测算出来的最佳停泊点位置,是根据天舟和天和的身材量身定制的距离。

4时54分

两个飞行器的对接环正在接触,“对接机构捕获!”飞控大厅传来喜讯。

5时01分

飞控大厅再次传来了最令人期待的口令,“对接锁紧完成。”天舟二号货运飞船和天和核心舱的快速交会对接顺利圆满完成。

据了解,天舟二号携带了航天员生活物资、舱外航天服及空间站平台设备、应用载荷和推进剂等,与天和核心舱完成交会对接后,转入组合体飞行阶段,将按计划开展推进剂补加和空间站应用项目设备测试等工作。据新华社

这对接,“万里相会,温柔亲吻”

从“普通快递”变为“同城速达”

据报道,天舟二号货运飞船的长度为10.6米,而天和核心舱的长度为16.6米,两者的对接合体使得天和空间站加长到了27.2米,在夜空中更加耀眼夺目。与以往的对接相比,这次的对接采用的是自主快速交会对接模式,不再需要地面人员的技术支持,交会对接的时间从过去的2天缩短为现在的约8个小时,送货方式的改变相当于普通快递和同城速达的区别。完美演绎了“万里相会,温柔亲吻”“迅速快捷,精准到位”的对接技术。

看点1:自主快速交会对接模式 让对接如无人驾驶汽车

“以往飞船的交会对接从发射到具备交会对接条件需要大约2到3天时间,过程中还需要大量的人工参与。而此次天舟二号与天和核心舱对接,整个过程历时约8小时,不用地面干预,就像无人驾驶汽车一样。”中国航天科技集团五院天舟二号货运飞船副总设计师党蓉说。

常规的交会对接需要地面指挥中心根据情况规划飞行轨迹,但天舟二号增加了“全相位自主交会对接方案”,如此可进行快速交会对接,这不仅可以缩短航天员在飞船狭小空间中滞留的时间,也可以保证一些“时鲜货”——比如生物制剂等尽快送达空间站。如果空间站等航天器突遇紧急情况,快速交会对接也可以迅速做出反应。

2011年11月,神舟八号成功完成了与天宫一号的两次自动交会对接。2012年6月,神舟九号在航天员的操控下与天宫一号成功对接,标志着我国突破了太空交会对接一系列关键技术。此次,天舟二号与天和核心舱的交会对接技术更进一步,采用了全自主交会对接。也就是说,从发射那时开始算起到交会对接,整个过程地面人员不参与,不进行计算仿真,直接完全通过航天器自身的计算机系统进行交会对接。天舟二号也装备了手控系统,可以由航天员遥控实现交会对接。

为了此次快速交会对接,研制团队突破了航天器自主导航测轨、定轨、自主快速制导等技术,把原来远距离导引段需要地面干预的工作交由航天器的计算机自主运行,飞船可以根据自身的出发时刻和空间站的距离远近,从而自主规划其飞行轨迹,可以自动运行在最佳模式和最佳位置上,免除了人工操作的估测、计算和下达指令等步骤,为快速交会对接顺利实施做好各种准备。

看点2:总质量35吨的撞击 却“温柔”不伤彼此

航天器的对接也可以理解为两者的撞击,当然这是指距离特别近的时候,这个撞击需要越慢越好,因为越快其撞击能量越大,到一定程度会将两者都撞毁。由于在太空中两者对接时的姿态和速度都受到原始速度和各自携带的发动机调整姿态时的驱动影响,因此对接时两个航天器也需要有一定的缓冲能力。

天和号核心舱重量在22吨左右,天舟二号货运飞船的最大起飞重量为13.5吨,两者相加的重量达到了35吨,但两者对接时的“亲吻”依然是“温柔”的,对飞船和核心舱本身以及里面的各种设备基本没有丝毫不良影响,可谓是完美的对接,完美的合体。这背后,是我国航天科技人员不懈的努力和创新。

为了适应天和核心舱22吨级对接目标及未来空间站180吨的对接任务,让货运飞船的主动对接机构与核心舱的被动对接机构“温柔”地“吻”上去,中国航天科技集团八院805所设计师对第一代对接机构进行升级改进,创新性地提出了可控阻尼的控制思路,来缓冲大吨位航天器对接过程中产生的撞击能量。

在经过500多次仿真分析和300多次地面试验后,设计师充分验证了阻尼器的各项功能和性能指标,使原本8吨的对接能力提升到74吨,乃至180吨,大大提升了大型航天器对接的可靠性和安全性。

看点3:未来还有多次对接 对接的位置还不同

不止是这一次对接,在接下来的半年到一年的时间中,按计划,天舟二号货运飞船还将与天和号空间站核心舱进行多次对接——

神舟十二号飞船上天后,会与天和号核心舱的节点舱正面对接。

三个月后,神舟十二号飞船携带航天员返回,天舟2号货运飞船会从天和号的后门脱离,转回到节点舱神舟十二号对接的位置上。

而在天舟三号和神舟十三号飞船与天和号核心舱对接后,天舟二号货运飞船又会于节点舱正面接口脱离,然后由核心舱外面的机械臂捕获抓取,对接到节点舱另外的一个侧面对接口上。

……

所以,接下来天舟二号还将为我们上演精准而巧妙的一幕幕对接好戏。综合新华社、央视

下一步,6月发射载人飞船

三人乘组正全力备战

天舟二号货运飞船与天和核心舱交会对接完成后,中国空间站在轨建造任务接下来就是发射神舟十二号载人飞船。

根据规划,今年6月,我国将在酒泉卫星发射中心实施神舟十二号载人飞行任务。目前,神舟十二号飞行乘组已转入强化训练阶段,并已进入二级隔离状态,正全力备战即将到来的太空之旅。

记者在海南文昌专访了中国载人航天工程副总设计师杨利伟。杨利伟表示,神舟十二号没有女航天员,“但是以后的任务都会有。乘组构成基本上按照以前我们的设置,设置了比如像指令长、工程师等岗位,根据分工的不同去进行训练,这三名航天员都要具备出舱能力。”

据介绍,神舟十二号飞行乘组从第一批和第二批航天员中选出。谈及现在神舟十二号飞行乘组的训练,杨利伟表示,“这个阶段主要是针对这次具体任务的一些所需要做的工作,主要是组装装配,以及核心舱刚上去之后,很多上面的工位、包括工作的场景、生活的环境都要进行布置。航天员还在做针对出舱的训练,以及对舱外装备进行组装调试的工作。”

杨利伟还表示,在空间站建造阶段,出舱将成为常态,出舱活动的时间会大幅增加,这对航天员提出了新的更高要求。

他还表示,空间站建造阶段将安排4次神舟飞行任务,从第一批和第二批共16位航天员中选出了4个飞行乘组,同步展开相关训练。“现在具备飞行能力的有16名航天员,包括我在内,所有人都是在做备份,全程的训练都参加。一旦有需要,就能立刻顶上去。”杨利伟披露,“除了掌握专业技能外,对身体的整个训练也增加了很多内容。比如说在长时间高负荷方面,比如说四肢力量、耐力方面,都进行了大量的训练。例如,在水下进行出舱训练,时间长的时候一次要六七个小时,基本上航天员训练完后,有时候吃饭拿筷子都费劲,很辛苦。”据央视

>>陕西元素

航天科技集团六院801所承担着全部核心舱推进与补加系统设计研制工作

46台发动机护送空间站“粮草官”

助力“太空加油” 确保超长待机

据了解,航天科技集团六院801所空间推进系统研制团队承担着全部核心舱推进与补加系统设计研制工作。未来,该团队研制的空间推进系统还将为天宫空间站开展一系列太空科学实验与研究提供全力保障。

航天六院为长征七号火箭提供了6台120吨级大推力发动机及芯二级4台液氧煤油发动机,10台发动机接续发力,充分展现高可靠性的金牌动力风采,将携带“粮草”的“天舟二号”完美送入了与核心舱对接的轨道。作为飞船动力源,每台发动机都必须默契配合,确保在轨飞行速度是子弹飞行速度8倍的情况下,实现“俯仰自若,动静有度”。因此,100%可靠性的发动机是整船飞行任务的制胜法宝。

“天舟二号”货运飞船物资总重近6.64吨。面对如此大的运载量,发动机的工作时间和工作次数随之增加。要确保万无一失、可靠性保持100%,六院研制团队总结“天舟一号”任务成功经验,对发动机的技术状态进行了适应性改进设计,不断改进研制生产方案,实现了更优工作性能。

“天舟二号”货运飞船上使用了25N、120N、150N、490N四种不同推力量级的发动机36台,让推进剂太空在轨补加等一系列核心关键技术实现应用。

“快递小哥”将物资送上去后,工作还未完成,它要实现与“天和”核心舱后端通道对接,等待神舟十二号飞船与“天和”核心舱前端节点舱前向对接口对接,迎来3名航天员在天宫空间站驻留三个月。随后在神舟十二号完成任务撤离后,它还将绕飞至节点舱前向对接口对接,目的是验证节点舱的推进剂在轨补加能力……

据六院801所载人航天推进系统部部长顾帅华介绍,“天舟二号”货运飞船除可靠运送物资外,还需要实现与“天和”核心舱交会对接后的推进剂补给,即所谓的“太空加油”。与“天舟一号”不同,“天舟二号”它可以实现与核心舱前向及后向的双向补加功能,以备在遇到故障时有一端可以正常工作,确保空间站任务正常运行。华商报记者 马虎振 通讯员 雷乐

空间站的“货运专列”

——揭秘天舟二号货运飞船

与神舟载人飞船不同,天舟货运飞船只运货、不送人。这辆“货运专列”运力有多强?

“目前世界上最大运载能力超过5吨的现役货运飞船只有两型,中国的天舟就是其中之一,天舟货运飞船的运载能力处于国际领先水平。”中国航天科技集团五院天舟二号货运飞船总体副主任设计师雷剑宇说。

据悉,天舟货运飞船由货物舱和推进舱两舱组成,采用型谱化、模块化设计思想开展平台构型和布局设计,发射重量13.5吨,运货能力6.9吨。

中国航天科技集团五院天舟二号货运飞船总设计师白明生介绍,为了打造出货物上行效率高、综合任务能力强的货运飞船,研制团队提出了货物装载/结构/热控一体化设计、高效率能量传输及立体信息网络互联技术方案,解决了多功能要求下平台轻量化设计难题。与此同时,尽管携带大量货物,但所有货物摆放十分规律。天舟二号的货架看似与普通货架无异,但所有的细节和构型都经过科学分析,中间留出通道,航天员可在货架中顺畅通行,拿取货物。据新华社

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