詳解“天宮”“神八”交會對接任務(wù)
——訪中國航天科技集團公司載人航天工程辦公室主任童旭東
新華社北京１１月１日電（記者王敏）備受矚目的我國載人航天工程首次交會對接任務(wù)即將拉開大幕。作為改進型長二Ｆ火箭、神舟八號飛船和天宮一號目標飛行器三大關(guān)鍵系統(tǒng)的研制單位，中國航天科技集團公司載人航天工程辦公室主任童旭東接受記者采訪時表示，首次交會對接任務(wù)將呈現(xiàn)三大特點，分為四大步驟，并向記者闡述了“組合體飛行”等帶來的新考驗。
區(qū)別于前七次 載人航天飛行任務(wù)有“三大特點”
據(jù)童旭東介紹，和前７次載人航天工程任務(wù)相比，交會對接任務(wù)呈現(xiàn)出三個特點。
一是以前執(zhí)行的都是單項任務(wù)，而這次執(zhí)行的是“組合體”任務(wù)。根據(jù)工程計劃，交會對接任務(wù)將執(zhí)行４次發(fā)射任務(wù)。即首先發(fā)射天宮一號目標飛行器，隨后相繼發(fā)射“神舟八號”“神舟九號”和“神舟十號”與之進行對接。
二是任務(wù)安排緊湊，型號研制時間緊張。在首次交會對接任務(wù)中，中國航天科技集團公司承擔(dān)了５個飛行器和５發(fā)運載火箭的研制工作。“在如此短的時間內(nèi)完成如此高密度的型號研制任務(wù)，對我們的技術(shù)攻關(guān)和管理組織能力是一個極大的考驗。”童旭東舉例說，從１９９９年的“神舟一號”到２００８年的“神舟七號”，中國航天用了９年的時間圓滿完成了７次載人航天任務(wù)的研制發(fā)射工作，而現(xiàn)在僅要在１年多的時間內(nèi)，完成４次交會對接任務(wù)的組織發(fā)射，壓力可想而知。
三是在這次試驗中，有很多技術(shù)驗證工作很難在地面上充分驗證。如何增強技術(shù)風(fēng)險識別成為此次任務(wù)的一個難點。以前的７次載人航天任務(wù)的順利推進都是建立在充分的地面試驗的基礎(chǔ)上，而鑒于交會對接任務(wù)的特性，很多技術(shù)很難在地面上充分驗證。
“舉例來說，飛行器上有一項激光雷達威力測試，但是受重力和大氣等眾多因素的影響，太空上的２０公里和地面上的２０公里不是一個概念。盡管地面試驗已經(jīng)很充分了，但是仍然對太空缺乏了解。這使得此次任務(wù)的技術(shù)風(fēng)險更大?！蓖駯|告訴記者。
專家剖析對接“四大步驟”
如果把首次交會對接任務(wù)比做是一場“太空大戲”，那么“神舟八號”與“天宮一號”的對接無疑是此次演出的高潮。
要想讓兩個重達８噸的“龐然大物”在距離地球３５０公里外的太空中實現(xiàn)完美對接，就不能不提到飛行過程中的精確控制。童旭東用形象的語言向記者闡述了“神舟八號”與“天宮一號”進行對接的全過程。
他說，天宮一號目標飛行器發(fā)射成功后，將在太空中等待隨后發(fā)射的“神舟八號”。在飛船發(fā)射前，“天宮一號”將進行降軌，并做好相應(yīng)準備工作，靜候?qū)拥摹白罴褧r刻”。這時候，“天宮一號”和“神舟八號”即將在太空中完成４項“準備動作”。
首先要進行的是“降軌調(diào)相”步驟?！疤鞂m一號”的飛行姿態(tài)和準備對接的姿態(tài)是不一樣的，在即將對接前，“天宮一號”需要利用大氣衰減的力量來降低軌道，從飛行狀態(tài)“轉(zhuǎn)換”成“對接”狀態(tài)，等待飛船的到來。
其次要進行“地面導(dǎo)引”控制，由地面控制系統(tǒng)對飛船進行姿態(tài)調(diào)整，使得飛船能夠滿足自主控制的條件。
第三個步驟至關(guān)重要，神舟八號飛船進入自主控制階段，不斷接近“天宮一號”，滿足初始對接條件，飛船要選擇４個停泊點來進行交會對接準備，而其中最重要的是要在距離“天宮一號”１４０米處測試對接機構(gòu)傳感器，從而確定飛船的對接狀態(tài)是否已經(jīng)到位。
最后一步就是對接，對接機構(gòu)按照捕獲、緩沖、拉近、鎖緊四個階段，完成“神舟八號”與“天宮一號”的對接。
值得一提的是，成功實施對接后，“神舟八號”和“天宮一號”要以“組合體”的方式在太空中飛行，并由“天宮一號”來實施對“組合體”的控制，按照計劃完成實驗方案。
實驗結(jié)束后，“神舟八號”將返回地面，而“天宮一號”將繼續(xù)在太空中服役，等待下一次飛船的對接。
“組合體飛行”和“長壽命運行”帶來的新考驗
“神舟八號”與“天宮一號”進行對接后，將在太空中以“組合體”的方式運行。
“這在中國航天從來沒有遇到過，‘組合體飛行’不僅體積大，而且很難控制。如何使組合體以規(guī)定的姿態(tài)運行很困難，這將給姿態(tài)控制和軌道控制帶來很大難度?！蓖駯|告訴記者。
除了“組合體飛行”外，首次交會對接任務(wù)將面臨“低軌道、長壽命”的考驗?！耙郧拜d人航天飛行一般都會幾天內(nèi)結(jié)束飛行，返回地面。而交會對接任務(wù)將持續(xù)兩年，“天宮一號”要在太空中飛行兩年的時間，這將給控制帶來不小的壓力?！蓖駯|告訴記者，由于低軌運行，將會經(jīng)受原子氧、大氣阻力、地球磁場等一系列環(huán)境考驗，這將對飛行器可靠性帶來一定的難度。
童旭東同時告訴記者，預(yù)計從現(xiàn)在到２０２０年前后，中國航天將執(zhí)行２０余次載人航天飛行任務(wù)。任務(wù)的高強度可想而知。在這種情況下，提高管理效能就顯得更加重要。
據(jù)統(tǒng)計，在航天科技集團承擔(dān)首次交會對接任務(wù)的科研團隊中，“８０后”占了較大比例?！八麄冎薪话氲娜藦膩頉]有進過發(fā)射場執(zhí)行任務(wù)，經(jīng)驗相對不足。為了讓他們提前進入工作狀態(tài)，我們專門安排了發(fā)射場合練環(huán)節(jié)，讓每個人對自己工作做到心中有數(shù)?！?/p>
據(jù)介紹，為了應(yīng)對多種考驗，航天科技集團在工程組織協(xié)調(diào)中，注重運用系統(tǒng)工程的管理理念，牢固掌握任務(wù)規(guī)劃的重要節(jié)點，同時突出總體的牽引作用和頂層設(shè)計要求。
“在首次交會對接任務(wù)中，我們在管理上一是計劃編制合理，具備了較強的操作性；二是處理問題更加快速和高效；三是條件保障到位。所有的辦法都是為了高效率高質(zhì)量地完成首次交會對接任務(wù)。我們相信通過精細化管理，能夠讓我們對飛行過程中的每一個細節(jié)做到可控?！蓖駯|說。
