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核心提示
原因完整的交會對接需要自動和人工技術都得到驗證;是對國產對接機構可靠性和安全性的進一步驗證
難點容易出現俯仰、位置、姿態三種偏差;地面仿真訓練與太空“實戰”有差異
神九飛船即將再次撤離天宮一號目標飛行器,而後實施手控交會對接。爲什麼在自動對接成功後還要驗證手控?手控交會有何難點?如何應對?專家爲我們做出詳細解答。
爲什麼要進行手控?
既然以自動方式可以順利完成飛行器的太空對接,爲什麼還要讓神九進行手控對接?載人航天工程總設計師周建平說,從世界載人航天的發展來看,交會對接應該涵蓋自動和人工兩個方面,二者互爲備份,缺一不可。只有自動和人工技術都得到驗證,纔是實現了完整的交會對接。
人的靈活反應和主觀能動性,也給太空中的複雜動作增加了安全係數。自動對接是一種程序控制,響應迅速、控制精準,但是,一旦出現策略方案外的情況,自動系統就顯得“無能爲力”。“在處置意外狀況的時候,人腦比電腦更可靠。”飛船系統總指揮何宇說。
手控交會對接,也是對國產對接機構的進一步驗證。目前飛船與天宮上的對接機構,是中國目前爲止最複雜的空間機構。經過此前交會對接驗證,其方案和產品可靠性都能夠滿足任務要求。這一次,神九和天宮一號將進一步驗證國產對接機構的可靠性和安全性。
手控究竟難在哪兒?
周建平說,與以往飛行任務相比,神舟九號飛行難度和複雜程度大幅增加。對接過程中,航天員要準確判斷兩個航天器的相對位置,通過姿態和平移兩個手柄,控制飛船姿態、前進速度和方向,對眼手協調性、操作精細性和心理素質要求極高。
中國航天員科研訓練中心副主任白延強說,手控交會對接實際上是把兩個高速飛行器對接起來,使其成爲一個組合體。“神九飛船和天宮實驗室飛行速度每小時超過上萬公里,重量在8噸到9噸,對接時候要求接近的相對速度是0.2米/秒,角度偏差1°之內,橫向偏差在0.2米到0.3米。”白延強說,這就要求在對接過程中,嚴格控制高速飛行器的誤差。
“這就像天宮上有個靶子,對接就是要像槍一樣打中瞄準心。”白延強說,對接很容易出現三種偏差,“一是左右上下的俯仰偏差;二是位置偏差;三是發生了旋轉,產生了姿態的偏離。”因此,要求航天員對這六個自由度的偏離有很好的把握。
手控交會對接帶來的另一個難點是,航天員在地面的訓練雖然是仿真的,但地面環境與太空畢竟不是百分之百相同。“這就要求宇航員對天地差異有一個正確的認識。”白延強說,“要達到正確的認識,就要靠千百次的訓練。”
如何確保手控成功?
航天員系統總指揮、中國航天員科研訓練中心主任陳善廣說,爲了順利完成交會對接任務,航天員系統開展了前期的科學研究,驗證交會對接控制的模式、機構、界面是否符合人的心理、生理認知特點,根據驗證結果爲工程研製適合航天員的交會對接工程系統提出了要求。同時,研製了手控交會對接的模擬設備,還專門研製了單項的訓練模擬器,並對現有的全任務訓練模擬器進行了增補和改進。
航天員選拔訓練研究室主任吳斌說,航天員的手控交會對接訓練細分爲多個科目,訓練從難、從嚴。科目設置考慮到陽照區、陰影區、有參數、無參數等多種狀況,模擬了可能發生的40多種故障,同時在訓練中也隨機設置故障和偏差,給航天員增加噪聲等干擾。
爲使手控交會對接萬無一失,航天員在地面進行了上千次的訓練。“手控交會對接的精度甚至比工程給定值還要精確。”吳斌說,“負責交會對接任務的劉旺,訓練已經達到1500次。在儀表沒有數據的情況下,他僅靠光學顯示就能夠操作。”
(據新華社北京6月23日電)
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