护航神舟飞天路的硬核科技有哪些?记者带你了解(2)

光山新闻网 采集侠 2021-10-18 13:53:01
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  为确保航天员安全,研制人员对长二F火箭逃逸安控体制进行改进,提高了保密安全性能和抗干扰性能。研制人员在现有控制逃逸发动机的基础上,新增发动机点火功能,使逃逸飞行器可以向垂直于地面风的方向逃逸,更加安全、灵活。“比如,地面刮的是南、北风,现在逃逸能力提升了,可以提前选择与南、北风垂直的方向逃逸,避开地面风。”常武权说。

  逃逸系统改进后,长二F火箭的安全性指标评估值达到0.99996的国际先进水平。即发射十万次,才会有4次逃逸失败。

2 神舟首次径向停靠空间站,技术革新让对接更准更稳

  10月16日6时56分,神舟十三号载人飞船采用自主快速交会对接模式成功对接于天和核心舱径向端口,与此前已对接的天舟二号、天舟三号货运飞船一起构成四舱(船)组合体,整个交会对接过程历时约6.5小时。

  自神舟八号到神舟十二号,5艘飞船都是轴向(前向、后向)对接。这次是神舟飞船首次径向停靠空间站,即飞船与核心舱径向对接口进行对接。对接时,核心舱和飞船呈垂直状态。

  为何神舟飞船要和空间站进行径向交会对接?“因为后期要进行航天员乘组轮换,同时有两艘飞船对接空间站,径向交会对接能提高进驻空间站的通道和手段。”北京航天飞行控制中心空间站任务总师孙军表示,神舟飞船的发动机、控制系统和敏感器,都是专门为全方位与空间站对接而设计,也只有神舟飞船能和空间站进行径向交会对接。

  径向与轴向呈垂直夹角,方向变了90度,对接难度大大增加。中国航天科技集团五院总体设计部飞船型号系统总体副主任设计师高旭告诉记者,径向交会对接有“三难”,这也让此次太空“华尔兹”更加扣人心弦。

  难在持续控制姿态和轨道。前向、后向交会对接时,飞船有一个200米保持点,即使发动机不工作,飞船也能较长时间保持稳定的姿态和轨道。径向交会没有稳定的中途停泊点,需要持续控制飞船姿态和轨道,推进剂消耗大,故障处置难。

  难在确定姿态和相对位置。飞船配有敏感器,如同飞船的眼睛。由于径向交会过程中,飞船要进行由平飞转竖飞等大范围的姿态机动,所以对“眼睛”识别目标和不被复杂光照变化干扰提出了更高要求。

  难在航天员手控交会模式。径向交会对接过程中,地球这个最熟悉的参照基准基本失效,测控条件变差,且相对动力学运动特性与前向、后向交会不同,这给手控交会模式下航天员的操作增加了难度。

  首次径向交会对接顺利实施,离不开中国航天科技集团五院神舟飞船研制团队数年的技术攻关和地面实验。为适应空间站组合体不同构型及来访航天器不同停靠状态,实现与空间站前向、后向、径向交会对接和分离,研制团队设计了新的交会路径和绕飞模式,增加了绕飞、快速交会对接、径向交会对接各项功能。

  径向交会对接的复杂场景,也对微波雷达提出了更高要求。“微波雷达作为中远距离测量手段,在交会对接过程中,当飞船与核心舱相距约90公里时,微波雷达开始工作,提供两个航天器间的精确测距、测速等信息,实现远距离捕获、稳定跟踪、精准测量。”据中国航天科工集团二院25所交会对接微波雷达主任设计师姚元福介绍,神舟十三号上安装的是微波雷达二代产品,体积小、重量轻、功耗低,除了具备基本的高精度测量功能,还具有通信功能,能够根据切换指令与不同应答机进行通信,实现了核心舱多对接口对接。