首次交會對接 解碼四大難點
浩瀚太空，渺如沙礫的兩個航天器，即將在距地球343公里高度，進行妙到毫巔的交會對接。
誰來幫助神舟八號追上天宮一號？能否實現近距離自主交會？能否精準對接，再順利分離？載人航天工程專家為我們解析交會對接四大精彩看點，同時也是具備高風險的四大難點。
遠距離導引能否幫助神舟八號追上天宮一號
據介紹，交會對接中的交會過程分為地面遠距離導引交會和航天器自主導引交會兩個階段。
其中，第一個看點是交會的第一階段——地面遠距離導引交會：神舟八號在預定時刻到達距天宮一號后下方52公里處的遠距離交會過程，由地面測控系統來完成導引控制。地面遠距離導引能否使神舟八號順利在預定時間抵達這個位置，決定著下一步自主交會對接是否按計劃進行。
“神舟八號發射升空以后，要進行的5次遠距離導引控制，都是要保證在神舟八號轉入自主導引的時刻，它的位置正好經過天宮一號的后下方52公里處。”北京航天飛控中心副主任麻永平說。
載人航天工程總設計師周建平說，神舟八號要在預定時間到達預定地點，要保持絕對準確，對地面測控系統而言，難度很大。以前只需控制單個航天器，現在要同時控制兩個，而且兩個飛行器的位置相互關聯、相互制約，這對地面測控精度提出很高要求。比如，神舟八號與天宮一號要嚴格處在一個軌道面上，才能保證后續的交會對接是在同一個準確的軌道面上。
“遠距離導引控制帶來的控制頻度之密，控制精度要求之高，前所未有。”麻永平說，兩個航天器均以每秒7.8公里的速度高速飛行，要準確控制這兩個高速動態飛行器的相對位置和相對高度，就好比在太空中打兩個“移動靶”。
當神舟八號準確到達天宮一號后下方52公里處，相對速度也滿足要求，同時天宮一號和神舟八號上的對接機構相應都正常時，就轉入自主導引控制，也就是前面的天宮一號保持對接姿態繼續飛行，神舟八號則開始自主導引逐漸接近它。
神舟八號能否實現近距離自主交會
第二個看點是航天器近距離自主導引交會：從相距52公里處，神舟八號開始利用飛行器上的測量設備，比如微波雷達、激光雷達等，獲得和天宮一號的相對距離和相對姿態等信息，由神舟八號自己生成控制參數，根據預先設計好的程序計算出飛船繼續前進的軌跡和速度，逐漸逼近天宮一號。
當飛船距離天宮一號只有100多米時，交會進入平移靠攏階段。這時候飛船仍然自己導航，利用可視化設備來測量相對位置等信息，不斷逼近天宮一號。直到兩個飛行器上的對接機構彼此乍一接觸但尚未捕獲時，交會過程就完成，將轉入對接過程。
為什么需要航天器近距離自主交會？載人航天工程測控通信系統總設計師錢衛平說，由于地面航天測控網的距離、分布等因素，在近距離時難以滿足飛行器交會的要求，只能依靠航天器自主導引。這在國內還是第一次，因此也帶來了巨大挑戰。
對飛行器而言，天上并沒有路軌，是一個自由空間，各個方向都可能出現偏差。要使神舟八號和天宮一號對接機構能夠順利捕獲，誤差必須保持在十幾厘米范圍內，這種飛行器導航精度，對飛行的安全性、天地協同的時效性，都提出了非常高的要求。
為了解決難題，神舟八號上裝備了現代化的測量手段，距離的測量精度能達到厘米級。
麻永平說，從神舟八號自主接近天宮一號起，一共有5公里、400米、140米和30米四個停泊點，都要相對于天宮一號“停泊”數分鐘，讓地面測控系統監視判斷兩個航天器狀態，是否適合繼續進行交會對接。其中最重要的是在距天宮一號140米和30米時，判斷確定飛船的對接狀態是否已經就緒，如果一切正常，則繼續進行交會對接。
在最后的平移靠攏段，為了保持精度，飛船上的平移發動機可以使其平移或上下運動，正推和反推發動機也可以控制兩個飛行器飛行的相對速度。
[責任編輯：吳怡]
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