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本月中旬，也許就在16日下午，中國(guó)航天即將迎來(lái)這樣一個(gè)大日子，神舟九號(hào)將把3名航天員送上太空，與天宮一號(hào)進(jìn)行我國(guó)首次載人交會(huì)對(duì)接后，航天員進(jìn)入天宮一號(hào)這個(gè)太空新家，此后神舟九號(hào)再把航天員安然無(wú)恙地送回地球家園。據(jù)報(bào)道，2男1女3名航天員和3名預(yù)備航天員已于6月9日上午抵達(dá)酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心并下榻問(wèn)天閣，即將參加全系統(tǒng)的發(fā)射演練并參加發(fā)射任務(wù)(如圖)。近日，航天專家龐之浩接受本報(bào)記者專訪時(shí)表示，本次神舟九號(hào)和天宮一號(hào)的交會(huì)對(duì)接，最引人注目之處就在于對(duì)接由航天員手動(dòng)操控完成。
■最新動(dòng)態(tài)
老航天員或二度飛天
6月10日上午，航天員在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心圓夢(mèng)園參加了植樹(shù)、升國(guó)旗等活動(dòng)。在酒泉現(xiàn)場(chǎng)照片中，6名航天員中除了備受矚目的兩名女航天員外，2名男航天員的身影頗為熟悉，他們是曾經(jīng)飛天的航天員景海鵬和聶海勝，前者曾搭載神七飛天，后者曾搭載神六飛天，也就是說(shuō)，此次神九搭載的3名航天員中，很有可能出現(xiàn)曾經(jīng)執(zhí)行過(guò)載人航天任務(wù)的航天員。
據(jù)了解，首批選拔的兩名女航天員屬我國(guó)第七批女飛行員，來(lái)自空軍運(yùn)輸航空兵部隊(duì)。對(duì)于女航天員是否已育的問(wèn)題，載人航天工程航天員系統(tǒng)副總設(shè)計(jì)師王憲民明確表示，我國(guó)女航天員的選拔條件，并沒(méi)有要求是必須生育過(guò)的。
另外，中國(guó)載人航天工程總設(shè)計(jì)師周建平10日說(shuō)，天宮一號(hào)目標(biāo)飛行器已于6月初降軌至對(duì)接軌道，等待神舟九號(hào)飛船前來(lái)相會(huì)。自2011年9月29日從酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心發(fā)射升空以來(lái)，天宮一號(hào)已在軌運(yùn)行255天，其間與神舟八號(hào)飛船成功進(jìn)行了兩次交會(huì)對(duì)接。載人飛船系統(tǒng)總設(shè)計(jì)師張柏楠說(shuō)，目前，天宮一號(hào)姿態(tài)控制穩(wěn)定，測(cè)量設(shè)備狀態(tài)良好，資源充足，內(nèi)部環(huán)境滿足載人要求。
■交會(huì)對(duì)接
載人航天三步走的關(guān)鍵
中國(guó)航天科技集團(tuán)所屬空間技術(shù)研究院研究員、《國(guó)際太空》雜志執(zhí)行主編龐之浩介紹說(shuō)，我國(guó)的載人航天發(fā)展分為三步走。第一步是突破和掌握載人的天地往返技術(shù)，這是載人航天技術(shù)的三大基本技術(shù)之一。這一步已通過(guò)神舟五號(hào)、神舟六號(hào)任務(wù)完成。2003年，楊利偉駕駛神舟五號(hào)飛船首次飛天，進(jìn)行了單人單天的飛行，2005年，神舟六號(hào)上的兩名航天員完成兩人多天任務(wù)。第二步的主要任務(wù)是突破空間出艙活動(dòng)、交會(huì)對(duì)接技術(shù)，研制和發(fā)射貨運(yùn)飛船和空間實(shí)驗(yàn)室。其中，空間出艙活動(dòng)和交會(huì)對(duì)接是載人航天的另外兩項(xiàng)基本技術(shù)。2008年，神舟七號(hào)飛船載三名航天員上天，翟志剛出艙完成了空間出艙的壯舉。
龐之浩說(shuō)，交會(huì)對(duì)接技術(shù)更為復(fù)雜，也更為重要，是建造空間站的前提條件，因?yàn)榭臻g站體積大、運(yùn)行時(shí)間長(zhǎng)，但不能天地往返，需要通過(guò)飛船和交會(huì)對(duì)接技術(shù)把人和貨物送上去，再送回來(lái)。因而，在空間出艙技術(shù)突破后，就要進(jìn)行這項(xiàng)技術(shù)的突破。
2011年，我國(guó)發(fā)射神舟八號(hào)和天宮一號(hào)進(jìn)行交會(huì)對(duì)接，掌握了無(wú)人自控交會(huì)對(duì)接技術(shù)，本月中旬，將發(fā)射神舟九號(hào)載人飛船，掌握載人手控對(duì)接技術(shù)，這也是承上啟下的任務(wù)，此后還將進(jìn)一步掌握這項(xiàng)技術(shù)，完成第二步第一階段的任務(wù)。之后就將進(jìn)入第二步的第二階段任務(wù)，即發(fā)射貨運(yùn)飛船和空間實(shí)驗(yàn)室。
我國(guó)載人航天的最后一步是要建立長(zhǎng)期駐人的空間站。
■最大不同
航天員操控神九對(duì)接
神舟八號(hào)在太空中和天宮一號(hào)的深深一吻，至今依然讓人回味。而神舟九號(hào)已經(jīng)迫不及待地要和天宮一號(hào)相會(huì)了。神舟九號(hào)和神舟八號(hào)會(huì)有怎樣的不同呢？事實(shí)上，既然是“兄弟”，那就一定十分相像了，與神舟八號(hào)相比，神舟九號(hào)的改動(dòng)并不大。
龐之浩解釋說(shuō)，我國(guó)“神舟”系列飛船分為三種狀態(tài)，初期試驗(yàn)技術(shù)狀態(tài)、出艙活動(dòng)試驗(yàn)技術(shù)狀態(tài)和天地往返運(yùn)輸器技術(shù)狀態(tài)。從神舟八號(hào)開(kāi)始，我國(guó)飛船就基本定型，是能交會(huì)對(duì)接的天地往返運(yùn)輸器，以后的“神舟”系列飛船也都采用這種技術(shù)狀態(tài)，在軌道艙的前端安裝了用于交會(huì)的測(cè)量、運(yùn)動(dòng)控制等設(shè)備和對(duì)接用的機(jī)構(gòu)。飛船定型后，其外形、結(jié)構(gòu)、控制服務(wù)系統(tǒng)和數(shù)據(jù)傳輸?shù)然疽囟紝⒈３植蛔儭５克绎w船要根據(jù)不同任務(wù)需求做細(xì)節(jié)改動(dòng)。
雖然去年發(fā)射的神舟八號(hào)沒(méi)有載人，但卻是按照載人飛船設(shè)計(jì)的，與神舟九號(hào)基本相同。最大的不同是神舟九號(hào)載人且與天宮一號(hào)對(duì)接后，航天員要進(jìn)入天宮一號(hào)工作生活，因此還要帶上航天食品。另外，航天員還要攜帶其他一些物品上天，有的要搬到天宮一號(hào)。而物品之所以由天宮一號(hào)和神舟九號(hào)分批運(yùn)上天，一是因?yàn)榛鸺\(yùn)載能力有限，另外是出于產(chǎn)品壽命的考慮，比如做實(shí)驗(yàn)用的細(xì)胞，在長(zhǎng)期無(wú)人條件下難以存活，所以要和航天員一起上天。此外，神舟九號(hào)此次還將首次帶上活體蝴蝶升空。
“兩者的設(shè)備是基本相同的，但是與天宮一號(hào)的交會(huì)對(duì)接方式不一樣，神舟九號(hào)由航天員來(lái)控制，這是關(guān)鍵�！饼嬛普f(shuō)。
■“手控”優(yōu)勢(shì)
可靠性和靈活性更高
交會(huì)對(duì)接要讓兩個(gè)八噸重的飛行器在茫茫太空中以比子彈還快數(shù)倍的速度飛行，完成無(wú)縫對(duì)接，難度好比“穿針引線”，絕對(duì)是個(gè)“精細(xì)活”，而用人來(lái)掌控整個(gè)過(guò)程會(huì)有怎樣的優(yōu)勢(shì)呢？
龐之浩說(shuō)，迄今為止，美俄共進(jìn)行了300多次交會(huì)對(duì)接，美國(guó)以手控為主，曾失敗過(guò)2次，俄羅斯以自控為主，失敗過(guò)15次，因而手控交會(huì)對(duì)接的成功率更高，原因是出現(xiàn)故障時(shí)航天員可以隨機(jī)應(yīng)變。手控還能節(jié)約時(shí)間和燃料。但手控方式對(duì)航天員的操作負(fù)荷，也就是勞動(dòng)量的要求大大增加，還要受到航天環(huán)境，尤其是光線的影響。龐之浩解釋說(shuō)，就像通過(guò)電視看室外足球比賽一樣，轉(zhuǎn)播的清晰度會(huì)受現(xiàn)場(chǎng)的室外環(huán)境影響。航天員要通過(guò)艙內(nèi)的顯示屏觀察艙外對(duì)接情況的“直播”，對(duì)接時(shí)要有一定光照，但光線還不能太強(qiáng)，外面照射得不清楚或者太刺眼，航天員在艙內(nèi)看到的情況都會(huì)受影響。
自控交會(huì)對(duì)接也有優(yōu)點(diǎn)，一則比較省事，適合載人航天器和無(wú)人航天器，規(guī)避了人員操作的失誤，不需要考慮航天員的安全和救生系統(tǒng)。但可靠性和靈活性沒(méi)有手控高，出現(xiàn)突發(fā)情況不好處理，設(shè)備更為復(fù)雜，對(duì)地面支持的要求也更高。
龐之浩指出，我國(guó)此次載人交會(huì)對(duì)接最主要的目的就是要掌握航天員手控對(duì)接技術(shù)。
■面臨挑戰(zhàn)
“暈車”“轉(zhuǎn)向”考驗(yàn)手控對(duì)接
去年關(guān)注我國(guó)首次無(wú)人交會(huì)對(duì)接任務(wù)的人們，一定對(duì)這個(gè)步步驚心的過(guò)程并不陌生。據(jù)龐之浩介紹，手控交會(huì)對(duì)接和自控交會(huì)對(duì)接的過(guò)程在遠(yuǎn)距離時(shí)基本相同。追蹤航天器與目標(biāo)航天器相距1萬(wàn)公里到100公里時(shí)，是地面導(dǎo)引階段。在相距100公里到100米時(shí)，是自控尋的階段，追蹤飛行器和目標(biāo)飛行器通過(guò)測(cè)量設(shè)備相互“捕獲”。兩個(gè)航天器相距100米至1米時(shí)，則進(jìn)入了最終的逼近階段，速度要控制在每秒3米到1米，此時(shí)，人的手控動(dòng)作開(kāi)始，進(jìn)入手控交會(huì)對(duì)接。
在這個(gè)過(guò)程中，航天員要通過(guò)顯示屏和測(cè)量設(shè)備及時(shí)掌握兩個(gè)飛行器之間的姿態(tài)和相對(duì)速度，通過(guò)控制手柄不斷修正，使兩個(gè)航天器逐漸逼近，通過(guò)觀察顯示屏上的十字靶標(biāo)對(duì)準(zhǔn)，以及攝像機(jī)、標(biāo)志燈等設(shè)備查看是否對(duì)準(zhǔn)，直到對(duì)接完成，最終對(duì)接合攏的速度是每秒0.2米。在這個(gè)關(guān)鍵的過(guò)程中，允許有一定誤差，也就是兩個(gè)航天器的相互錯(cuò)位，但不能超過(guò)18厘米，去年神舟八號(hào)和天宮一號(hào)自控對(duì)接的誤差只有兩三厘米。
從操作程序上看，會(huì)有人感覺(jué)控制交會(huì)對(duì)接像開(kāi)車一樣簡(jiǎn)單，其實(shí)不然。
太空環(huán)境下的失重對(duì)航天員造成困擾，就像暈車時(shí)開(kāi)車一樣，肯定不是件容易事。龐之浩解釋說(shuō)，在失重情況下，雖然航天員固定在座椅上，但容易得空間運(yùn)動(dòng)病，就像暈車暈船一樣。而且剛飛天時(shí)還容易“轉(zhuǎn)向”，“楊利偉當(dāng)時(shí)就有這種感覺(jué)，你自己想往前走，但覺(jué)得不是往前走，有一種大頭朝下辨不清方向的感覺(jué)。要在這種有暈船、辨不清方向的狀態(tài)下完成手控對(duì)接，對(duì)于航天員來(lái)說(shuō)實(shí)在不輕松�！�
■最壞情況
“追尾”時(shí)或遇“剎車”失靈
測(cè)量設(shè)備和對(duì)接機(jī)構(gòu)是交會(huì)對(duì)接“硬件”上的兩大“法寶”，而航天員在手控交會(huì)對(duì)接過(guò)程中面臨的最大考驗(yàn)是在兩者中任何一個(gè)出現(xiàn)故障的情況下，如何排除故障。
龐之浩說(shuō)，最嚴(yán)重的故障發(fā)生在1997年，俄羅斯“進(jìn)步”貨運(yùn)飛船撞上了和平號(hào)空間站光譜艙，發(fā)生了“追尾”，造成了太陽(yáng)電池板損害、艙段漏氣等。載人交會(huì)對(duì)接也曾發(fā)生過(guò)故障，1971年蘇聯(lián)發(fā)射了第一座空間站，同年發(fā)射了聯(lián)盟-10載人飛船對(duì)接，由于對(duì)接機(jī)構(gòu)出現(xiàn)故障，造成航天員無(wú)法打開(kāi)艙門進(jìn)入空間站，最后只能無(wú)功而返。
在交會(huì)對(duì)接過(guò)程中最怕的情況是“追尾”，如果航天器撞壞就更危險(xiǎn)。不過(guò)，手控對(duì)接中發(fā)生“追尾”的概率非常低，就像開(kāi)車一樣，“司機(jī)”發(fā)現(xiàn)一旦要撞上，就可立即“剎車”。最壞的情況是“剎車”不靈。因此，交會(huì)對(duì)接設(shè)備都有多套應(yīng)急設(shè)備保障，關(guān)鍵設(shè)備要備份。 |
