神舟十六號(hào)飛船首次實(shí)現(xiàn)與空間站“T”字構(gòu)型徑向交會(huì)對(duì)接

中新網(wǎng)酒泉5月30日電 (記者 馬帥莎 張一 李志宇 薛英民)5月30日，神舟十六號(hào)載人飛船成功發(fā)射并?？恐袊?guó)空間站徑向?qū)涌?。這是中國(guó)空間站應(yīng)用與發(fā)展階段首艘載人飛船的交會(huì)對(duì)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(huì)對(duì)接任務(wù)。

北京時(shí)間5月30日9時(shí)31分，搭載神舟十六號(hào)載人飛船的長(zhǎng)征二號(hào)F遙十六運(yùn)載火箭在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心點(diǎn)火發(fā)射，約10分鐘后，神舟十六號(hào)載人飛船與火箭成功分離，進(jìn)入預(yù)定軌道，航天員乘組狀態(tài)良好，發(fā)射取得圓滿(mǎn)成功。汪江波 攝

神舟十六號(hào)載人飛船是中國(guó)空間站應(yīng)用與發(fā)展新階段的首發(fā)載人飛船，也是中國(guó)開(kāi)展的第11次載人航天飛行任務(wù)。作為航天員實(shí)現(xiàn)天地往返的“生命之舟”，神舟系列載人飛船由軌道艙、返回艙和推進(jìn)艙構(gòu)成，是中國(guó)可靠性、安全性要求最嚴(yán)苛的航天器。相較于神舟十三號(hào)和神舟十四號(hào)載人飛船實(shí)施的徑向交會(huì)對(duì)接，神舟十六號(hào)飛船的交會(huì)對(duì)接任務(wù)有著不一樣的難度。

組合體質(zhì)量更大

隨著問(wèn)天實(shí)驗(yàn)艙、夢(mèng)天實(shí)驗(yàn)艙以及神舟載人飛船、天舟貨運(yùn)飛船等更多艙段和飛船的加入，空間站組合體的尺寸、質(zhì)量、慣量以及重心位置等影響姿態(tài)控制的核心要素與天和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(jí)的增長(zhǎng)。

此前神舟十四號(hào)載人飛船徑向?？靠臻g站，飛船的對(duì)接目標(biāo)為47噸級(jí)，此次神舟十六號(hào)載人飛船將首次在空間站有人駐留情況下，與90噸級(jí)的空間站組合體進(jìn)行徑向?qū)印?/p>

飛船交會(huì)對(duì)接特別是近距離對(duì)接時(shí)采用的是相對(duì)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的交會(huì)對(duì)接控制過(guò)程。雖然神舟十五號(hào)載人飛船已經(jīng)成功完成空間站“T”字構(gòu)型的交會(huì)對(duì)接任務(wù)，但其對(duì)接的位置為空間站前向?qū)涌冢捎诳臻g站在不同方向上運(yùn)動(dòng)特性有所區(qū)別，神舟十六號(hào)載人飛船進(jìn)行的徑向?qū)有枰狦NC(制導(dǎo)導(dǎo)航與控制)系統(tǒng)依靠自身的能力克服上述變化帶來(lái)的影響。

組合體尺寸更大

神舟十六號(hào)載人飛船在進(jìn)行徑向交會(huì)對(duì)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(wèn)天實(shí)驗(yàn)艙、夢(mèng)天實(shí)驗(yàn)艙、天舟六號(hào)貨運(yùn)飛船以及神舟十五號(hào)載人飛船均會(huì)出現(xiàn)在神舟十六號(hào)飛船的視野中。

這對(duì)于神舟十六號(hào)飛船上需要以宇宙背景或太陽(yáng)作為觀測(cè)目標(biāo)的測(cè)量敏感器來(lái)說(shuō)，將產(chǎn)生視線(xiàn)上的遮擋，且隨著神舟十六號(hào)飛船和組合體的距離逐漸逼近，遮擋會(huì)越來(lái)越多，這就需要依靠GNC系統(tǒng)配備的敏感器自身的抗干擾或目標(biāo)特性識(shí)別能力加以區(qū)分和屏蔽，或采用不同測(cè)量方位、測(cè)量體制的備份測(cè)量敏感器來(lái)保證持續(xù)、準(zhǔn)確的測(cè)量能力。

羽流影響更復(fù)雜

空間站組合體尺寸的增大還使得飛船和空間站組合體的發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)，羽流間的相互影響比以往的發(fā)射和對(duì)接任務(wù)更加復(fù)雜。飛船在近距離交會(huì)過(guò)程中需要頻繁啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行相對(duì)姿態(tài)和位置的調(diào)整，這將對(duì)懸浮在太空中的空間站姿態(tài)產(chǎn)生影響，由于組合體艙段的增加，使得神舟十六號(hào)任務(wù)中的上述特性更為復(fù)雜。

同樣，空間站的噴氣控制也會(huì)影響飛船自身的控制。對(duì)于這一問(wèn)題，需要GNC系統(tǒng)在發(fā)動(dòng)機(jī)分組使用和控制方法上優(yōu)化，并通過(guò)地面的仿真計(jì)算加以驗(yàn)證，確保交會(huì)對(duì)接過(guò)程在諸多影響下仍能確保任務(wù)成功。

針對(duì)神舟十六號(hào)徑向交會(huì)對(duì)接任務(wù)過(guò)程中羽流影響和敏感器視場(chǎng)遮擋影響等，航天科技集團(tuán)五院502所還進(jìn)行了專(zhuān)項(xiàng)分析和仿真復(fù)核，并對(duì)神舟十六號(hào)GNC分系統(tǒng)進(jìn)行針對(duì)性?xún)?yōu)化和針對(duì)性設(shè)計(jì)，確保影響均在分系統(tǒng)可控范圍之內(nèi)。