據(jù)中國載人航天工程辦公室消息，神舟十六號載人飛船入軌后，于北京時(shí)間2023年5月30日16時(shí)29分，成功對接于空間站天和核心艙徑向端口，整個(gè)對接過程歷時(shí)約6.5小時(shí)。

(資料圖片僅供參考)

按任務(wù)計(jì)劃，3名航天員隨后將從神舟十六號載人飛船進(jìn)入空間站天和核心艙。神舟十五號航天員乘組已做好迎接神舟十六號航天員乘組進(jìn)駐各項(xiàng)準(zhǔn)備工作。

記者從中國航天科技集團(tuán)五院了解到，這是中國空間站應(yīng)用與發(fā)展階段首艘載人飛船的交會對接任務(wù)，也是空間站三艙“T”字構(gòu)型下實(shí)施的首次徑向交會對接任務(wù)。相較于空間站建造階段神舟十三號、十四號實(shí)施的徑向交會對接，神舟十六號交會對接任務(wù)難度更大，這對該院502所自主研發(fā)的我國空間交會對接GNC（制導(dǎo)導(dǎo)航與控制）系統(tǒng)提出了更高要求。

三維高清模擬圖。圖片來源：中國航天科技集團(tuán)八院

難點(diǎn)一：組合體質(zhì)量更大

隨著問天實(shí)驗(yàn)艙、夢天實(shí)驗(yàn)艙，以及神舟載人飛船、天舟貨運(yùn)飛船等艙段和飛船相繼加入，空間站組合體的尺寸、質(zhì)量、慣量、重心位置等影響姿態(tài)控制的核心要素，與核心艙單艙相比變化較大，部分參數(shù)甚至存在跨數(shù)量級的增長。

此前神舟十四號徑向?？靠臻g站，飛船的對接目標(biāo)為47噸級；此次神舟十六號將首次在空間站有人駐留情況下，與90噸級的空間站組合體進(jìn)行徑向?qū)?。為此，對接機(jī)構(gòu)面臨著與多構(gòu)型、大噸位、大偏心對接目標(biāo)的捕獲、緩沖、剛性連接等全新挑戰(zhàn)。

三維高清模擬圖。圖片來源：中國航天科技集團(tuán)八院

飛船交會對接特別是近距離對接時(shí)，采用的是相對姿態(tài)位置控制方法，空間站運(yùn)動(dòng)特性的變化將直接影響飛船交會對接控制過程。

雖然神舟十五號已經(jīng)成功完成空間站“T”字構(gòu)型的交會對接任務(wù)，但其對接的位置為空間站前向?qū)涌?。由于空間站在不同方向上運(yùn)動(dòng)特性有所區(qū)別，神舟十六號進(jìn)行的徑向?qū)樱枰狦NC系統(tǒng)依靠自身的能力克服上述變化帶來的影響。

難點(diǎn)二：更多視線遮擋

神舟十六號在進(jìn)行徑向交會對接任務(wù)時(shí)，將沿著天和核心艙下方的徑向?qū)涌谥饾u靠近空間站組合體，從飛船的視角看，天和核心艙、問天實(shí)驗(yàn)艙、夢天實(shí)驗(yàn)艙、天舟六號貨運(yùn)飛船以及神舟十五號飛船均會出現(xiàn)在其視野中。

三維高清模擬圖。圖片來源：中國航天科技集團(tuán)八院

這對于神舟十六號上需要以宇宙背景或太陽作為觀測目標(biāo)的測量敏感器來說，將產(chǎn)生視線上的遮擋。而且隨著飛船和組合體逐漸靠近，遮擋會越來越多。

為此，需要依靠GNC系統(tǒng)敏感器自身的抗干擾和目標(biāo)特性識別能力加以區(qū)分和屏蔽，或是采用不同測量方位、不同測量體制的備份測量敏感器，保證持續(xù)、準(zhǔn)確地測量。

難點(diǎn)三：羽流影響更復(fù)雜

當(dāng)兩個(gè)航天器距離較近時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)噴出的氣流會對相互產(chǎn)生影響，這在業(yè)內(nèi)被稱作“羽流影響”。

空間站組合體尺寸增大，會導(dǎo)致飛船和空間站組合體的發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)，羽流影響比以往對接任務(wù)時(shí)更加復(fù)雜。

三維高清模擬圖。圖片來源：中國航天科技集團(tuán)八院

飛船在近距離交會過程中，需要頻繁啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)對相對姿態(tài)和位置進(jìn)行調(diào)整，這將對空間站姿態(tài)產(chǎn)生影響。組合體艙段的增加，會使上述特性更為復(fù)雜。反之，空間站的噴氣控制也會影響飛船的控制。

針對該問題，需要GNC系統(tǒng)在發(fā)動(dòng)機(jī)分組使用和控制方法上進(jìn)行優(yōu)化，并通過地面仿真計(jì)算加以驗(yàn)證，確保交會對接任務(wù)在諸多影響下仍能成功。

科技日報(bào)記者?付毅飛

文中圖片除注明外均來自中國載人航天

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