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历史首次!6.5小时完成径向快速交会对接!

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【环球时报-环球网报道 记者 樊巍】据中国载人航天工程办公室消息,神舟十三号载人飞船入轨后顺利完成入轨状态设置,于北京时间2021年10月16日6时56分,采用自主快速交会对接模式成功对接于天和核心舱径向端口,与此前已对接的天舟二号、天舟三号货运飞船一起构成四舱(船)组合体,整个对接过程历时约6.5小时。这也是中国载人飞船在太空中实施的首次径向快速交会对接。按任务实施计划,3名航天员随后将从神舟十三号载人飞船进入天和核心舱。


为何在此次任务中,要采用这种突破性的对接方式,全国空间探测技术首席科学传播专家庞之浩向环球时报记者表示,这与当前中国空间站的构型有很大关系。

在10月14日举行的神舟十三号载人飞行任务新闻发布会,中国载人航天工程新闻发言人、中国载人航天工程办公室副主任林西强介绍称,与神舟十二号任务相比,神舟十三号任务有几方面的不同,其中之一就是载人飞船将采用自主快速交会对接的方式,首次径向停靠空间站,而届时中国空间站将实现核心舱、2艘货运飞船、1艘载人飞船共4个飞行器组合运行。

庞之浩称,为了使航天器易于运动控制,其构型要保证主结构和质量分布尽量对称、紧凑,确保航天器的质心居中,从而减少因姿态控制所消耗的能量。俄罗斯的和平号空间站就曾因对接了多个实验舱后出现不对称的情况,使质心不居中,导致为了控制姿态消耗了较多能量。目前,中国空间站由4个飞行器组合而成的,天和核心舱两端都对接货运飞船,空间站保持正常三轴稳定对地姿态,神舟十三号载人飞船就需要在轨道面内沿轨道半径方向实现径向对接。

然而这种对接方式虽然只是将飞船的方向变了90度,但是对接的难度却大了不少。

中国航天科技集团五院的专家表示,实现径向交会对接主要有“三个难”:

一是持续控制姿态和轨道“难”。对于前向、后向交会对接,其200米保持点是一个稳定的保持点,即使发动机不工作,飞船也能较长时间保持稳定的姿态和轨道。而径向交会没有稳定的中途停泊点,需要持续对飞船的姿态和轨道进行控制,推进剂消耗大,故障处置难。

二是姿态和相对位置确定“难”。神舟载人飞船配有敏感器,它就如同飞船的眼睛,通过观察星星和预设的标志点等来确定自己的飞行姿态、与空间站的相对姿态相对位置等。但由于径向交会过程中,飞船需由平飞转竖飞等大范围的姿态机动,所以对“眼睛”能看到目标和保证“眼睛”不会被复杂光照变化所干扰提出了更高要求。

三是航天员手控交会模式“难”。径向交会对接过程中基本失去了地球这个最熟悉的参照基准,测控条件变差,且相对动力学运动特性与前向交会不同,这给手控交会模式下航天员的操作增加了难度。

据了解,此次径向交会对接整个过程都是在制导导航与控制(GNC)系统指挥下,飞船智能自主完成的。径向交会和前向交会都是中国空间站载人飞船正常的交会方式,会在未来空间站载人交会对接任务中交替使用。庞之浩向环球时报记者表示,掌握径向对接能力,可以确保中国空间站同时对接多个航天器,以完成不同批次航天员在轨交接班的任务,满足中国空间站不间断长期载人生活和工作的需求。

延伸阅读:

圆满成功!5分钟视频回顾神舟十三号发射全程

据中国载人航天工程办公室消息,北京时间2021年10月16日0时23分,搭载神舟十三号载人飞船的长征二号F遥十三运载火箭,在酒泉卫星发射中心按照预定时间精准点火发射,约582秒后,神舟十三号载人飞船与火箭成功分离,进入预定轨道,顺利将翟志刚、王亚平、叶光富3名航天员送入太空,飞行乘组状态良好,发射取得圆满成功。戳视频,一起回顾发射全过程!

“神舟”伴月惊艳出征!多个“首次”即将诞生



搭载神舟十三号飞船的长征二号F遥十三运载火箭划过夜空,伴月飞行,画面绝美。 北京时间2021年10月16日0时23分,搭载神舟十三号载人飞船的长征二号F遥十三运载火箭,在酒泉卫星发射中心按照预定时间精准点火发射升空。



点火发射瞬间,3名航天员在返回舱内向大家敬礼。视频截屏



火箭发射升空瞬间,橙红色巨焰喷涌而出。 约582秒后,神舟十三号载人飞船与火箭成功分离,进入预定轨道,顺利将翟志刚、王亚平、叶光富3名航天员送入太空,飞行乘组状态良好,发射取得圆满成功。 目前,天和核心舱和天舟二号、天舟三号组合体已进入对接轨道,满足与神舟十三号交会对接的任务要求和航天员进驻条件。





点火发射瞬间,烈焰升腾。



点火发射瞬间。@我们的太空 图



神舟十三号与月亮同框。



火箭发射升空



火箭发射升空后,在夜空留下一道美妙的飞行轨迹。



搭载“神十三”飞船的火箭划破夜空,留下一道长长的发射轨迹。 @Jeff的星空之旅 图



火箭在夜空留下的美妙发射轨迹。蒋聚荣 图 火箭一二级分离,画面好似“夜空中最亮的星”。视频截图 按计划,3名航天员将在空间站天和核心舱驻留长达6个月,为后续空间站航天员半年一轮换的任务规划奠定基础。 此次出征,三名航天员将创造多个“首次” : 载人飞船将采用自主快速交会对接的方式,首次径向停靠空间站 ; 中国航天员将首次在轨驻留六个月 ,刷新我国载人飞船在轨停留时间纪录; 中国女航天员将首次进驻空间站 ,王亚平也将成为中国首位实施出舱活动的女航天员 ; 同时,这是航天员叶光富的首次太空之旅 ,能讲一口流利英语的他,被视为中国航天员将来接待外国同行的关键人物之一。 此外,中国人还将首次在太空欢度春节 ,守岁的祝福将首次从遥远太空传来……



出征仪式上,翟志刚(右)、王亚平(中)和叶光富(左)向大家挥手致意。 神舟十三号载人飞船发射前,航天员乘组出征仪式于15日21时40分在酒泉卫星发射中心问天阁圆梦园广场举行,翟志刚、王亚平和叶光富3名航天员领命出征太空。在《歌唱祖国》的歌声中,3位航天员启程前往发射场。



翟志刚(中)、王亚平(右)、叶光富(左)领命出征。



出征仪式上,翟志刚(中)、王亚平(右)、叶光富(左)向大家敬礼。



航天员王亚平出征,她将成为首位入驻中国空间站的女航天员。郭凯 图 @我们的太空



妈妈出征,女儿忍不住哭了,一直喊“妈妈加油”。宝贝别哭,妈妈给你摘星星去。北方 图 @我们的太空



翟志刚(左)、王亚平(右)向人群挥手道别。



现场观看航天员的出征仪式的学生代表。



现场群众为航天员送行。在《歌唱祖国》的歌声中,3位航天员启程前往发射场。 随后,3名航天员乘车抵达发射场。22时许,航天员翟志刚、王亚平、叶光富依次进入返回舱,确认飞船状态,静待发射。



2021年10月15日晚,航天员们乘车前往发射场。



2021年10月15日晚,神舟十三号航天员翟志刚(中)、王亚平(左)和叶光富(右)在返回舱内静待发射。视频截图



2021年10月15日晚,神舟十三号发射前,地面工作人员依次关闭返回舱、轨道舱、整流罩舱门。视频截图 按计划,此次神舟十三号飞船飞向空间站核心舱,依然采用自主快速交会对接技术,只是这次是“径向”。发射升空后最快仅需6.5小时就能与核心舱完成对接 。 神舟十三号载人飞行任务是空间站关键技术验证阶段第六次飞行任务 ,也是该阶段最后一次飞行任务 。航天员进驻核心舱后,将进行为期6个月的在轨驻留,开展机械臂操作、出舱活动、舱段转移等工作,太空“授课”等科普教育活动,进一步验证航天员长期在轨驻留、再生生保等一系列关键技术。 六个月后,航天员们将搭乘飞船返回东风着陆场。后续,中国载人航天工程将全面转入空间站建造阶段,共规划实施六次飞行任务,2022年底前将完成空间站三舱组合体建造。 除署名外,本文图片均为 新华社 央视新闻 视觉中国 澎湃影像

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