天舟一號與天宮二號首次成功對接 形成組合體

對接成功瞬間

鳳凰科技訊4月22日消息，中國之聲剛剛發(fā)布微博稱，今天中午，天舟一號與在軌運(yùn)行的天宮二號空間實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行首次交會對接，形成組合體。

4月20日19時(shí)41分，搭載天舟一號貨運(yùn)飛船的長征七號遙二運(yùn)載火箭，在我國文昌航天發(fā)射場點(diǎn)火發(fā)射，飛船與火箭成功分離，進(jìn)入預(yù)定軌道，發(fā)射取得圓滿成功。

這是天舟貨運(yùn)飛船和長征七號運(yùn)載火箭組成的空間站貨物運(yùn)輸系統(tǒng)的首次飛行試驗(yàn)。飛船入軌后，將按預(yù)定程序與在軌運(yùn)行的天宮二號先后進(jìn)行自動交會對接、自主快速交會對接等3次交會對接，3次推進(jìn)劑在軌補(bǔ)加，以及空間應(yīng)用和航天技術(shù)等領(lǐng)域的多項(xiàng)實(shí)（試）驗(yàn)。期間，天舟一號與天宮二號組合體在軌飛行約2個(gè)月，天舟一號獨(dú)立飛行約3個(gè)月。

完成既定任務(wù)后，天舟一號將受控離軌，隕落至預(yù)定安全海域；天宮二號留軌繼續(xù)開展拓展試驗(yàn)和應(yīng)用。

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新華社記者張建松

成功發(fā)射的天舟一號是我國自主研制的首艘貨運(yùn)飛船，被形象地稱為中國航天的“快遞小哥”。在茫茫太空，這位從地球上乘坐火箭遠(yuǎn)道而來的“快遞小哥”，將補(bǔ)充推進(jìn)劑快遞給“天宮二號”的時(shí)候，有哪些不為人知的技術(shù)細(xì)節(jié)呢？

在軌補(bǔ)加推進(jìn)劑，給太空中的航天器“加油”，可以大大延長航天器壽命，是建設(shè)空間站的關(guān)鍵技術(shù)之一。此次，天舟一號與天宮二號將進(jìn)行3次交會對接，并將首次進(jìn)行在軌補(bǔ)加推進(jìn)劑的試驗(yàn)，即“太空加油”?！疤占佑汀钡摹肮苈贰焙汀肮軜尅保及惭b在天舟一號與天宮二號的對接機(jī)構(gòu)上。

據(jù)中國航天科技集團(tuán)公司上海航天技術(shù)研究院對接機(jī)構(gòu)負(fù)責(zé)人靳宗向介紹，在軌推進(jìn)劑補(bǔ)加，主要是通過安裝在對接機(jī)構(gòu)上的4個(gè)“液路浮動斷接器”來實(shí)現(xiàn)的。當(dāng)天舟一號與天宮二號對接完成后，分別裝在兩個(gè)對接框上的2組“液路浮動斷接器”將完成通道對接，形成管路循環(huán)系統(tǒng)。此后，天舟一號上裝載的燃料、氧化劑等液體物資，就可以通過管路輸送到天宮二號上。

安裝在天宮二號上的“補(bǔ)加驅(qū)動器”是太空加油的關(guān)鍵單機(jī)之一。接到系統(tǒng)指令后，它將控制液體管路閥門的開關(guān)，同時(shí)調(diào)節(jié)流量、流速，確保兩個(gè)航天器之間的推進(jìn)劑補(bǔ)加安全進(jìn)行。

由上海航天技術(shù)研究院自主研制的“異體同構(gòu)周邊式”對接機(jī)構(gòu)，是目前國際上最先進(jìn)、最復(fù)雜的機(jī)電一體化對接機(jī)構(gòu)。自2011年首次在太空“登臺亮相”以來，曾確保了神舟八號、神舟九號、神舟十號與天宮一號的6次交會對接；也順利完成了神舟十一號與天宮二號實(shí)現(xiàn)交會對接，并實(shí)現(xiàn)30天中長期組合體運(yùn)行。

據(jù)靳宗向介紹，此次交會對接，由于天舟一號重達(dá)13噸，對接機(jī)構(gòu)必須具備與“重量級”大噸位航天器的對接能力。上海航天設(shè)計(jì)師們通過大量的技術(shù)攻關(guān)和方案論證，提出“可控阻尼”的控制思路，研制了全新的可控阻尼器。通過大量的仿真分析和無數(shù)次地面環(huán)境試驗(yàn)，驗(yàn)證了對接機(jī)構(gòu)能適應(yīng)未來空間站建造階段8－180噸的各種噸位、各種方式對接，包括偏心對接的需要。

與此相適應(yīng)，對接機(jī)構(gòu)的控制器和驅(qū)動器也進(jìn)行了相應(yīng)升級，承擔(dān)整個(gè)交會對接以及艙體分離過程中，對接機(jī)構(gòu)的控制和驅(qū)動功能，是交會對接任務(wù)的控制中樞。由于對接機(jī)構(gòu)上增加了液路浮動斷接器及補(bǔ)加管路的安裝接口，不僅實(shí)現(xiàn)兩個(gè)飛行器的信號對接，同時(shí)也實(shí)現(xiàn)在軌補(bǔ)加的通道對接，對接精度要比以往提高一倍。

天舟一號完成與天宮二號交會對接、進(jìn)入組合體飛行模式后，安裝在天宮二號上的“補(bǔ)加驅(qū)動器”，還將在六個(gè)月的空間實(shí)驗(yàn)室任務(wù)中，開展補(bǔ)加功能的試驗(yàn)驗(yàn)證工作。這將是我國第一次在軌驗(yàn)證和實(shí)施空間飛行器的燃料加注和回收技術(shù)。

在組合體飛行過程中，由上海航天研制的“推進(jìn)控制驅(qū)動器”，將執(zhí)行控制系統(tǒng)指令，控制所有發(fā)動機(jī)和管路閥門，對組合體進(jìn)行姿態(tài)和軌道控制。是推進(jìn)系統(tǒng)的控制中樞，對任務(wù)成敗起關(guān)鍵作用。

據(jù)上海航天技術(shù)研究院相關(guān)負(fù)責(zé)人王有波介紹，為了確保天舟一號與天宮二號安全準(zhǔn)確地實(shí)現(xiàn)交會對接、分離和太空加油，對接機(jī)構(gòu)控制器和驅(qū)動器、推進(jìn)控制驅(qū)動器、補(bǔ)加驅(qū)動器等關(guān)鍵單機(jī)，均從功能上作了多重備份。在電路設(shè)計(jì)和軟件構(gòu)架上，加入了多重的冗余措施，應(yīng)用了三機(jī)冗余、冷熱備份、在軌自主診斷切換、軟件在軌單粒子防護(hù)等多項(xiàng)技術(shù)，幾乎用盡了所能想到的所有手段，以確保萬無一失。