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5月30日凌晨，天舟二號(hào)貨運(yùn)飛船采用自主快速交會(huì)對(duì)接模式，精準(zhǔn)對(duì)接于天和核心艙后向端口，整個(gè)過(guò)程歷時(shí)約8小時(shí)。
航天五院502所研發(fā)團(tuán)隊(duì)相關(guān)負(fù)責(zé)人表示，相較于天舟一號(hào)，天舟二號(hào)增加了“全相位全自主交會(huì)對(duì)接方案”，正是來(lái)源于該所的技術(shù)積累。
其中，“全相位”是指目標(biāo)飛行器可不用專門根據(jù)空間站的位置來(lái)選擇飛船發(fā)射時(shí)間，即做到“不管空間站在哪里，飛船都能自主找到你”。
全相位、全自主
空間交會(huì)對(duì)接技術(shù)，是載人航天活動(dòng)的三大基本技術(shù)之一，是實(shí)現(xiàn)空間站和空間運(yùn)輸系統(tǒng)的裝配、回收、補(bǔ)給、維修、航天員交換及營(yíng)救等在軌服務(wù)的先決條件，復(fù)雜度高、精準(zhǔn)度高、自主性要求高、安全性要求高。
天舟二號(hào)與核心艙的此次交會(huì)對(duì)接是我國(guó)在軌進(jìn)行的第二次快速交會(huì)對(duì)接。和2017年天舟一號(hào)與天宮二號(hào)的快速交會(huì)對(duì)接相比，此次又實(shí)現(xiàn)了新的技術(shù)升級(jí)。相較于天舟一號(hào)，天舟二號(hào)增加了“全相位全自主交會(huì)對(duì)接方案”。
502所研發(fā)團(tuán)隊(duì)相關(guān)負(fù)責(zé)人介紹，“全相位”是指目標(biāo)飛行器在入軌時(shí)和空間站的相對(duì)位置，無(wú)論是相距1/4圈、半圈，還是一整圈（一圈指飛船繞地球飛行一圈），天舟二號(hào)飛船都可以最快速度或者在規(guī)定時(shí)間點(diǎn)實(shí)現(xiàn)對(duì)接。這意味著，天舟二號(hào)飛船不用專門根據(jù)空間站的位置來(lái)選擇飛船發(fā)射時(shí)間，從而實(shí)現(xiàn)全天候發(fā)射。
“全自主”是指從飛船入軌到交會(huì)對(duì)接成功，全程不需要人工干預(yù)，由船上控制器自主規(guī)劃完成。
據(jù)介紹，天舟一號(hào)飛船在遠(yuǎn)距離段時(shí)，需要通過(guò)人工輔助把飛船引導(dǎo)到距離天宮二號(hào)一定的位置，然后由飛船自主完成近距離交會(huì)對(duì)接。天舟二號(hào)增加了遠(yuǎn)距離自主導(dǎo)引，可以利用北斗導(dǎo)航的位置信息來(lái)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離、全自主的導(dǎo)航計(jì)算及其制導(dǎo)與控制。也就是說(shuō)，以后人員只負(fù)責(zé)監(jiān)視，整個(gè)交會(huì)和對(duì)接過(guò)程完全自主完成。
自控、手控兩相宜
手控交會(huì)對(duì)接和自動(dòng)交會(huì)對(duì)接是空間交會(huì)對(duì)接系統(tǒng)的左右手，互為備份，是系統(tǒng)可靠性的重要保障。
據(jù)介紹，神舟載人飛船從研制之初就按照不同的邏輯分別針對(duì)兩套系統(tǒng)進(jìn)行了相對(duì)獨(dú)立的設(shè)計(jì)。天舟二號(hào)雖是貨運(yùn)飛船，但也裝備了手控系統(tǒng)。在貨運(yùn)飛船與空間站交會(huì)對(duì)接的最后平移靠攏段，手控是重要的控制手段之一，具備支持空間站內(nèi)航天員進(jìn)行手控遙操作，實(shí)現(xiàn)前向或后向的交會(huì)對(duì)接或撤退撤離的能力。
502所研發(fā)團(tuán)隊(duì)相關(guān)負(fù)責(zé)人表示，一旦自動(dòng)交會(huì)對(duì)接模式出現(xiàn)故障，控制系統(tǒng)可以轉(zhuǎn)為手控遙操作模式，空間站上的航天員可以通過(guò)“遙操作”，以遙控的方式“駕駛”飛船，實(shí)現(xiàn)貨運(yùn)飛船規(guī)避空間站或安全、準(zhǔn)確地與空間站對(duì)接。
為保證系統(tǒng)整體可靠性，天舟二號(hào)的自控與手控系統(tǒng)間通過(guò)設(shè)計(jì)不同的信息接口，實(shí)現(xiàn)了相互故障隔離，必要時(shí)又可以實(shí)現(xiàn)可靠的模式切換。在自控模式下，通過(guò)地面注入指令或航天員手控指令，可以迅速轉(zhuǎn)入手控遙操作模式。手控遙操作過(guò)程中也可以通過(guò)地面注入指令或航天員手控指令，轉(zhuǎn)入自控模式。
三十年磨一劍
502所研發(fā)團(tuán)隊(duì)相關(guān)負(fù)責(zé)人介紹，為了早日建成中國(guó)空間站，在載人航天工程立項(xiàng)前，502所就瞄準(zhǔn)空間站建設(shè)必需的交會(huì)對(duì)接技術(shù)，開(kāi)始了技術(shù)攻關(guān)。
2011年11月，神舟八號(hào)成功完成了與天宮一號(hào)的兩次自動(dòng)交會(huì)對(duì)接。
2012年6月，神舟九號(hào)在航天員劉旺的操控下與天宮一號(hào)實(shí)現(xiàn)手控交會(huì)對(duì)接，標(biāo)志著我國(guó)突破了相對(duì)導(dǎo)航、制導(dǎo)、控制和交會(huì)對(duì)接相對(duì)測(cè)量敏感器等一系列關(guān)鍵技術(shù)，成為世界上第三個(gè)獨(dú)立掌握交會(huì)對(duì)接的國(guó)家。
2016年，作為交會(huì)對(duì)接一項(xiàng)必要的相關(guān)技術(shù)，繞飛技術(shù)在神舟十號(hào)任務(wù)中得到了驗(yàn)證。
2017年，天舟一號(hào)和天宮二號(hào)6.5小時(shí)快速交會(huì)對(duì)接在軌試驗(yàn)圓滿成功，使我國(guó)成為世界上第三個(gè)掌握近地快速交會(huì)對(duì)接的國(guó)家。
之后，502所研發(fā)團(tuán)隊(duì)用幾年時(shí)間在自主性、可靠性等多方面對(duì)交會(huì)對(duì)接技術(shù)進(jìn)行了完善。至天舟二號(hào)與核心艙對(duì)接，502所已經(jīng)奮斗了近30年。
來(lái)源：中國(guó)科學(xué)報(bào)
