中国飞船与空间站快速对接

本报赴海南特派记者 刘扬樊巍

5月30日清晨5时01分，当天舟二号货运飞船发射升空约8小时后，两个中国航天器的“浪漫之吻”再度在太空上演。据中国载人航天工程办公室消息，天舟二号飞船采用自主快速交会对接模式，精准对接于天和核心舱后向端口，这意味着中国空间站时代的首单“快递”就此派送成功！8小时自主快速对接是什么概念？相比以往中国航天器进行的多次交会对接，此次对接有什么独特看点，又有哪些神器保障了这次中国空间站的“太空初吻”呢?

快速对接意义重大

据《环球时报》记者了解，交会对接是两个航天器（飞船、空间实验室、空间站等）在空间轨道上会合并在结构上连成整体的关键技术，是实现空间站、太空平台和空间运输系统的空间装配、回收、补给、维修、航天员交换及营救等在轨道上服务的先决条件。

中国是世界上第三个独立掌握太空交会对接技术的国家。自2011年11月3日对接机构首次亮相以来，迄今为止我国共实施了10次空间交会对接，圆满实现首次无人/载人交会对接。

航天科技集团五院天舟二号货运飞船副总设计师党蓉介绍说，以往飞船的交会对接从发射到具备交会对接条件需要约两天时间，其间还需要大量的人工参与。而此次天舟二号与核心舱对接采用快速交会对接技术，最大特点就是“快”，而且无需地面干预。

8小时的快速对接有什么意义呢？据专家介绍，快速交会对接可保障科研用品，特别是生物制剂等无法经历长期运输的货品尽快送达空间站，这对某些试验至关重要，甚至是决定性的；它也可缩短航天员在飞船狭小空间中的滞留时间，减少航天员不必要的体力与精力付出；从安全的角度来说，如果空间站突遇紧急情况，快速交会对接能快速对故障实施抢修与紧急救援等工作。

飞船与火箭都有改进

为实现此次快速交会对接，航天科技集团五院的研制团队突破航天器自主导航测轨、定轨、自主快速制导等诸多技术。与天舟一号飞船的交会对接相比，天舟二号的技术更进一步。例如天舟二号可以在最快速度或规定时间点到达，不用专门根据空间站的位置来选择飞船发射时间，真正实现全天候发射。同时天舟二号增加了远距离自主导引，就是说，以后天舟飞船造访空间站时，工作人员只负责监视，整个飞行和交会对接的过程是全自主的。

除了飞船为快速交会对接做出一系列的技术改进外，执行此次发射任务的长征七号遥三运载火箭也进行了大量优化设计。《环球时报》记者从中国航天科技集团所属中国运载火箭技术研究院了解到，本次发射任务需要运载火箭按照预先计算好的时间，分秒不差点火升空，也就是我们说的“零窗口”。虽然长征七号火箭已经具备“零窗口”发射技术，但为更好地适应故障情况，科研人员在该火箭上首次采用自动获取起飞时间进行入轨目标参数在线迭代修正技术。通俗地说，如果火箭起飞时间的偏差在2分钟以内，火箭就可以根据起飞时间自行修正飞行轨迹，保证货运飞船仍然能准确进入核心舱所在的轨道面，提升了火箭对发射任务的适应性。

多件“神器”助力

虽然中国之前曾多次成功完成在轨交会对接，已经掌握有人/无人，手动/自动等多种对接方式，并且曾在2017年天舟一号任务中验证了快速对接技术，但由于这次是中国空间站时代首次对接，天和和天舟的这一吻所蕴含的意义重大。

据《环球时报》记者了解，天舟二号刚进入太空，由航天科技集团五院西安分院研制的中继终端就第一时间开机，随后与天链中继卫星实现“太空握手”建立星间链路，从而搭建从天舟二号中继终端到中继卫星再到地面的“太空天路”。有了这条“天路”，地面测控人员就可以通过地面遥测遥控方式，实现对天舟二号飞船的“远程驾驶”。据介绍，通过中继终端所搭建的天基测控通信系统，可以对天和核心舱和天舟二号进行同时测控、同时进行高速数据传输，所建立的星间链路可以实时向地面传输交会对接画面，为两个航天器的太空交会对接全程提供通信链路保障，确保了天舟二号在绝大部分时间都能与地面进行实时通信。

记者从中国航天科工二院25所了解到，该所研制的微波雷达作为关键测量敏感器在本次交会对接过程中输出高精度测距、测速及测角信息，为空间站建设中的交会对接任务提供有力支撑。

据了解，天舟二号货运飞船安装的微波雷达，为适应空间站建设阶段的多舱对接任务，增加了通信功能，可识别不同对接口处的微波应答机，从而实现多舱不同对接口对接功能；在软硬件方面加强了抗单粒子翻转能力设计，进一步提高了二代微波雷达对空间单粒子环境的适应能力，增强了可靠性。▲

天舟二号这个指标世界第一（相关连接）

据《环球时报》记者了解，这次与中国空间站核心舱对接的天舟二号货运飞船可不简单。它是中国空间站工程的重要组成部分，是向中国空间站运输物资、补给燃料并下行废弃物的使者；同时，预留空间站上的废弃物于返程时销毁。这就相当于中国空间站的专属“快递小哥”，它将快递安全送达之后，还会在离开时将家里的垃圾分类打包带走。

此外，这个“快递小哥”还是一个实力派，不仅能送货，还能配合空间站进行组合和姿态控制，协助开展货运飞船能力的技术性实验。据航天科技集团五院天舟二号货运飞船总指挥冯永介绍，天舟二号货运飞船是空间站工程建造阶段的首艘飞船，发射重量13.5吨，运货能力6.9吨，在轨寿命不小于1年，供电能力不小于2700瓦；天舟二号将携带3人3个月航天员消耗品、舱外航天服及平台物资。

作为货运飞船，运载能力自然是第一评估要素。航天科技集团五院天舟二号货运飞船总体副主任设计师雷剑宇介绍说，“目前世界上最大运载能力超过5吨的现役货运飞船只有两型（另一个是美国‘龙飞船），中国的天舟就是其中之一，天舟货运飞船的运载能力处于国际领先水平。”天舟二号货运飞船的另一项指标“载荷比”超过50%，这是衡量货运飞船运载能力的重要指标，目前天舟二号位居世界第一。

天舟二号的主要任务就是将空间站运维所需的2吨推进剂以及航天员在空间站上所需的生活用品和开展空间科学实验的设备物资，共计160余件大大小小的货包送上天。在这些货物中，最受瞩目的当数两套航天员舱外服，它们是未来航天员执行太空行走等舱外任务的必备物资。▲