北京時間2026年5月25日,神舟二十三號載人飛船與中國空間站成功完成徑向交會對接,整個交會對接過程平穩(wěn)有序、精準高效。這是我國載人飛船第一次執(zhí)行3.5小時快速交會對接模式下的徑向交會對接任務。其中,制導、導航與控制系統(tǒng)全程穩(wěn)定運行、表現(xiàn)卓越,精準操控飛船完成每一個關鍵動作。
“快速交會技術”疊加“徑向交會對接”,背后有著怎樣的突破?3.5小時快速“到站”,見證了我國空間交會對接技術哪些全新跨越?
空間交會對接被譽為“太空萬里穿針”,是世界航天領域公認的最復雜的載人航天領域核心技術之一,而GNC系統(tǒng),也就是制導、導航與控制系統(tǒng)作為駕駛神舟飛船的“舵手”,是完成交會對接任務的關鍵所在。GNC系統(tǒng)承擔著飛船從發(fā)射入軌、姿態(tài)與軌道控制,到與目標飛行器全自主交會對接,再到撤離返回的全過程控制任務,其性能直接決定了交會對接的安全性與精準度。
經(jīng)過數(shù)十年的技術積累與迭代,我國神舟飛船GNC系統(tǒng)已實現(xiàn)跨越式發(fā)展。從神舟八號耗時40余小時的初始驗證,到神舟十二號至二十號6.5小時快速交會對接的常態(tài)化應用,再到神舟二十一號至神舟二十三號3.5小時智能自主快速模式,覆蓋前向、后向、徑向,兼具高可靠、高精度、高效率的技術體系,實現(xiàn)了從可用到好用的跨越。
這次神舟二十三號與中國空間站的徑向交會對接,是我國載人飛船第一次實現(xiàn)3.5小時快速交會對接模式下的徑向交會對接。
中國航天科技集團五院的刁偉鶴介紹“現(xiàn)在船上GNC的能力越來越強,原來是地面計算整個軌控過程,現(xiàn)在是天上船上自主去計算,這是它最大的一個亮點,也是它的一個特點?!?/p>
此前的神舟十三號、神舟十四號任務雖然驗證了徑向交會對接技術,但均為6.5小時交會對接模式;神舟二十一號、神舟二十二號開啟了3.5小時快速交會對接模式,但都是前向對接。
中國航天科技集團五院的張一告訴記者:此次任務首次將3.5小時快速交會技術與徑向對接模式深度結合,實現(xiàn)了兩種模式的首次“組合應用”。從技術驗證角度而言,這次任務中,中瞄點之前的快速交會相關流程,已在神舟二十一號、二十二號任務中充分驗證,中瞄點之后的徑向對接相關技術,也已在過往任務中得到檢驗,但在3.5小時快速任務中將兩部分技術整合在一起應用,是具有開創(chuàng)性意義的。
從GNC系統(tǒng)來看,徑向交會對接與前向、后向交會對接存在顯著差異,其技術難度遠超后者,對GNC系統(tǒng)的精準控制能力提出了更高要求。
張一:前向、后向交會對接存在穩(wěn)定的中途瞄準點,即使飛船發(fā)動機停止工作,也能在較長時間內保持姿態(tài)和軌道穩(wěn)定,GNC系統(tǒng)的控制壓力相對較??;而徑向交會對接沒有穩(wěn)定的停泊點,飛船需持續(xù)調整姿態(tài)與軌道,全程處于動態(tài)控制狀態(tài),不僅要實時考慮推進劑消耗問題,也對GNC系統(tǒng)的實時響應和控制精度提出了嚴苛要求。同時,徑向交會對接過程中,飛船需要完成從平飛至豎飛的大范圍姿態(tài)機動,對GNC系統(tǒng)的敏感器提出了更高要求,需要精準捕捉目標飛行器的位置信息,在沒有地球參照基準的情況下實現(xiàn)精準定位。
值得一提的是,徑向交會對接的手控操作難度更大,測控條件相對較差,更依賴GNC系統(tǒng)的全自主控制能力,進一步凸顯了系統(tǒng)的可靠性與安全性。張一解釋說,過去我國已經(jīng)實現(xiàn)了多次徑向交會對接,此次任務則實現(xiàn)了在載人飛船上該技術與快速交會模式的深度融合。
張一:中瞄點作為我國空間交會對接技術的特色設計,中瞄點位于空間站后下方,是近距離全自主交會方案的靈魂,如同交會對接的“中轉站”,飛船通過這個點可便捷切換對接方向,大幅節(jié)省時間與推進劑消耗。此次任務中,GNC系統(tǒng)精準操控飛船通過中瞄點,順利完成了中瞄點前后技術流程的無縫銜接,充分驗證了該設計的科學性與實用性,也彰顯了我國GNC系統(tǒng)的高水平操控能力。
此次任務的成功,進一步驗證了GNC系統(tǒng)的穩(wěn)定性、可靠性與先進性,完善了我國快速交會對接技術體系,為后續(xù)空間站任務規(guī)劃提供了更大靈活性。
張一:提升了我國航天應急響應能力,為我國空間站長期在軌運營、開展空間科學實驗與技術試驗奠定了堅實基礎,也為我國后續(xù)深空探測、載人登月等重大航天任務提供了寶貴的技術積累,體現(xiàn)了中國航天自力更生、自主創(chuàng)新的堅定信念,向著建設航天強國的目標又邁出了堅實一步。
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