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专家详解“神舟八号”与“天宫一号”分离细节

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新华网上海11月13日电 “神舟八号”与“天宫一号”携手遨游太空已近两周,14日它们将迎来第一次太空分离、第二次太空交会对接任务。记者来到两个航天器对接机构的研制单位 上海航天技术研究院,详细了解它们将如何在太空“相别离”。

利用弹簧力将两个航天器轻轻推开

据上海航天技术研究院研究员、交会对接大型地面试验系统原负责人陶建中介绍,“神舟八号”与“天宫一号”成功交会对接以后,两个航天器组合体的连接主要依靠对接面上12把对接锁,每把对接锁的拉力3吨,共36吨,这12把对接锁由两组对接锁系电机驱动。

“当 神舟八号 与 天宫一号 组合体的对接机构控制器接到分离指令后,对接锁系就将执行分离指令,实施解锁动作,时间需要3-4分钟;对接锁解开后,将通过对接面上4个被压缩的弹簧推杆的弹簧力,将两个8吨多重的航天器轻轻推开。”陶建中说,“这个弹簧力并不大,只有几百牛顿,相当于几十公斤。两个航天器被推开后,将保持一定姿态,缓缓分离,直至准备执行第二次交会对接任务。”

在浩瀚无垠太空,让两个交会对接的航天器组合体成功分离,是保证宇航员安全返回地球的前提。上海航天技术研究院在对接结构设计中,采取了多种“冗余”措施以确保航天器组合体分离,如果自动分离不成功,还可以采取手动分离或火工品分离。

自20世纪60年代以来,全世界共进行了300多次太空交会对接活动,航天器上所使用的对接机构主要有两大类:一类是“异体同构周边”式对接机构,另一类是“锥-杆”式对接机构。瞄准世界先进水平,我国对接机构采用了导向板内翻式的异体同构周边式构型。

据陶建中介绍,我国自主研制的对接机构与“国际空间站”、“和平号”空间站、航天飞机、“联盟号”飞船等航天器所使用的对接机构兼容,在对接原理、构造、结构尺寸上都保持一致。将来,如果我国要与国外进行太空合作,对接机构只需进行适应性的接口协调即可。

对接机构在地面已进行647次分离试验

交会对接是航天领域中一项技术复杂、规模庞大、变量参数多的控制技术,为了得到一个高度可靠并且有容错和诊断功能的系统,在地面进行仿真模拟试验是一个有效途径。

目前,我国太空对接的地面模拟技术已跻身世界一流。由上海航天技术研究院牵头,汇集国内多家单位研制开发的空间对接机构缓冲试验台、综合试验台、整机特性测试台、热真空试验台四个大型试验设备,能完整地将航天器在太空对接分离的每一步模拟出来。

“ 神舟八号 和 天宫一号 对接机构在 上天 之前,已经在地面上进行1101次对接试验、647次分离试验。”陶建中说,“我国第一次太空交会对接任务完成得十分完美精确,所有步骤均按设计状态进行,没有一处差错,没有动用一个预案。”

11月1日,“神舟八号”和“天宫一号”在太空相撞后相互“捕获”的时间为1.045秒。为了验证我国太空对接的地面模拟技术,上海航天技术研究院509所模拟了当时的太空条件,进行了对接机构相互“捕获”试验,结果模拟的“捕获”时间为1.042秒,地面模拟和真实太空之间仅相差0.003秒。

“ 神舟八号 和 天宫一号 在太空交会对接的全过程为7分29秒,我们地面模拟时间为7分28秒,相差仅1秒,当初我们预计要10分钟,是因为多算了 强制校准 这一步时间。结果这两个航天器在太空对接得十分精准,根本不需要强制校准。”陶建中说。

对接机构研制团队平均年龄30多岁

上海航天技术研究院研究对接机构长达16年,早期的预研小组只有6人,随着事业的召唤,一批又一批年轻人陆续加入到对接机构的研制队伍中来。如今,上海航天技术研究院509所、149厂对接机构的设计、试验、生产、工艺等100多人的研制团队,平均年龄仅30多岁。

上海航天技术研究院509所对接机构研究室共有56人,平均年龄33岁,30岁以下的年轻人占了“半壁江山”,38岁的邵济明担任对接机构研究室主任,他手下的一批主管设计师都是出校门不久的30多岁年轻人。

“随着我国航天事业的快速发展,我国航天人才队伍已形成了完整的年龄梯队,各个层次的骨干都有人才保障。每天,看着这些朝气蓬勃的年轻人在为我国航天事业拼搏奋斗,兢兢业业地工作,我的心里充满了无限欣慰。”72岁的陶建中说。

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