从航天员“手控遥操作”看空间交会对接技术

从航天员“手控遥操作”看空间交会对接技术
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今天是太空与您相伴的【第1362期】
1月8日上午 , 神舟十三号航天员乘组在地面科技人员的密切协同下 , 在空间站核心舱内采取手控遥操作方式 , 圆满完成了天舟二号货运飞船与空间站组合体交会对接试验 。 这是我国航天员首次在轨进行手控遥操作试验 。 什么是手控遥操作?与之前载人飞船手控交会对接相比有何难点和特点?国内外技术应用有什么区别?
什么是手控遥操作?
手控遥操作是由航天员在轨利用手动技术对飞船进行遥控操作 , 控制货运飞船与空间站进行交会对接 , 是专门为无人来访飞行器配备的功能 , 和神舟载人飞船的手控交会对接类似 。
从航天员“手控遥操作”看空间交会对接技术
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航天员在空间站核心舱里 , 通过远程的方式“驾驶”货运飞船与空间站进行对接 。 整个过程中 , 航天员的视角是从飞船“看向”空间站的 , 仿佛坐在货运飞船里 。 航天员面对的仪表系统、操作手柄等等 , 和此前神舟飞船上实施的两次手控交会对接大同小异 , 最大限度减小了航天员的训练难度 , 减轻了操作、识别的负担 。
交会对接技术的发展
随着人类对太空探索的深入进行 , 航天器交会对接技术是发展航天技术的关键部分之一 , 是体现国家综合国力和航天科技的重要标志 。 自1966年美国第一次成功实现空间交会对接以来 , 空间对接和分离技术作为航天技术的一个重要发展方向 , 得到了快速发展 。
迄今为止 , 包括美国、俄罗斯、欧洲航天局、日本和中国都在大力研究航天器交会对接和分离技术 , 并已经完成了上百次的交会对接和分离任务 。 例如 , 美国的登月飞行中利用登月舱与“阿波罗”飞船的交会对接 , 苏联利用联盟号飞船与和平号空间站的交会对接等 。
航天器交会对接和分离技术已被公认为航天领域的重要技术之一 , 成功的交会对接并有效分离对于许多航天任务来说是必不可少的 , 比如空间站补给、航天员轮换等 。
如何进行手控遥操作?
以此次试验为例 , 神舟十三号航天员乘组在核心舱发出控制指令 , 让天舟二号先与核心舱分离 , 然后航天员手动控制整个货运飞船的位置和姿态 , 撤到前向的一定距离 , 然后再次控制它来进行对接 , 一直到锁紧完成 。
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与之前相比有什么难点/特点?
与载人飞船的手控交会对接相比 , 货运飞船的手控遥操作有着自己的难点和特点 。 在操作的响应速度和运动的敏捷性上 , 载人飞船与货运飞船的区别 , 就如同开轿车和开货车 。 其原因有二:一是货运飞船的手控遥操作需要把货运飞船上的摄像机“看到”的图像传到空间站 , 空间站上的航天员需要把指令传回给货运飞船 , 一来一回 , 就造成了航天员反应和执行指令的延时;二是货运飞船要比载人飞船重 , 平移加速度小 , 因此动作不敏捷 。
对空间站建设有何重要意义?
遥操作交会对接试验对于空间站的建造非常重要 , 载人飞船可以通过航天员驾驶飞船 , 手动操作与空间站完成对接 。 而货运飞船则不同 , 一旦自动交会对接功能失效 , 货运飞船将无法和空间站对接 , 导致任务失败 , 所以货运飞船就必须具备遥控操作的功能 , 与自动交会对接技术互为备份 。 此次试验 , 初步验证了空间站与来访飞行器手控遥操作系统的功能、性能以及天地间协同工作程序的合理性 。