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神舟八号飞船和天宫一号目标飞行器,今天凌晨已成功实施交会对接,各项在轨试验进展顺利。成功交会对接对我国有何意义?存在哪些技术难点?科研人员是怎样克服的?中国载人航天工程新闻发言人武平,在今天国新办召开的发布会中,讲述了。
对接成功是一次重大技术跨越
“突破和掌握空间交会对接技术,是我国载人航天又一次历史性的突破和重大的技术跨越,”武平指出,它对于实现我国载人航天“三步走”的发展战略、推动载人航天的持续发展具有至关重要的作用。
武平介绍说,40多年前,前苏联和美国就已经陆续突破了交会对接技术,迄今为止,世界上一共进行了300多次交会对接的飞行。这项技术已经成熟,并在空间站和载人登月中发挥了重要的作用。欧洲和日本也已经分别于2008年和2009年实现了自动转移飞行器ATV和HTV与国际空间站的对接。
空间飞行器交会对接技术是载人航天的一项基本技术,完成交会对接试验,突破和掌握这项技术是载人航天发展不可逾越的一个重要阶段。武平表示,今天凌晨,神舟八号和天宫一号在太空顺利地实现了首次交会对接,是我国在突破这项技术上迈出的重要一步,而且也为全面完成这次交会对接任务打下了坚实的基础。
同时武平还指出,交会对接的成功只能说是一个阶段性的成果,后续还要继续对组合体的飞行控制进行考核,还要对对接机构的分离进行考核,还有大量工作要做。
上万个零部件全部自主研制
成功完成交会对接任务,对接机构的作用至关重要。武平表示,对接机构非常复杂,由上万个零部件组成,但值得骄傲的是,目前对接机构上的部组件全部是我国自主研制、生产的。
武平介绍说,目前国际上使用比较多的对接机构有两类,一类是用于美国航天飞机上的,叫做异体同构周边式的对接机构;另一类是用于俄罗斯飞船和欧洲ATV飞船上的,叫做“锥—杆”式对接机构,这两类对接机构都是俄罗斯生产的。
“我国对接机构采用的是导向板内翻式的异体同构周边式构型,”武平说:“从90年代中期,我国就开始了对接机构的预先研究工作,研制的早期阶段大概是2000年左右,曾经和俄罗斯进行过方案性的技术交流,而后我国便开始了自主的工程研制”。经过十几年的努力,已建成了一套对接机构的设计、生产、试验体系。研制过程中,突破了一系列关键技术,累计地面试验1000多次。
武平说,去年10月,我国自己生产的第一个正样飞行产品完成了生产,目前分别装在了神舟八号飞船上和天宫一号目标飞行器上。这也使我国成为了世界上能够独立研制、生产对接机构的国家之一。
突破三大技术难点
“从技术上讲,对接机构相当复杂。”武平指出,主要有三大技术难点:
首先,系统组成非常复杂。它是一个非常复杂的机电一体的设备,由数百个传感器、上千个齿轮、数万个零件组成,通过电机、控制器来驱动和控制它。
其次,它的功能和性能要求很高。可想而知,两个重达数吨多的飞行器在空间轨道上,即便是以很小的相对速度来接触,碰撞能量也是很大的。比如两个弹簧相碰撞的时候,如果弹簧太硬了,一碰就被弹开了,如果太软了,弹簧能量没有被吸收掉就冲到底了。所以,对接机构又要保证相互之间能够牢固地抓住,同时还要能够吸收掉碰撞的能量,就既要保证它有足够的柔性、柔软度,又要有一定的吸收能量的能力。而且对接机构既要能够保证把两个飞行器刚性地连接在一起,还要保证它的密封,同时还要能够顺利地分开,设计上要平衡好参数的选择。
最后，地面试验的难度很大。在地面尽量地创造一系列试验条件来模拟对接机构在太空的失重、高低温、真空环境,在这种条件下做试验,才能最真实地反映它的功能和性能。然而,要在地面模拟这种环境,建立这种设施和设备,难度也是很大的。
为攻克这些技术关键,研制单位做了很多努力。“在设计中,科研人员仿真先行,通过仿真计算设计一个虚拟样机,实际就是数字对接机构,进行大量仿真计算。一方面优化了设计,便于改动,减少了实物投产,缩短了研制周期,同时节省了经费”。武平指出,这种仿真先行的办法,在对接机构参数的选取上发挥了很重要的作用。为了能够充分地进行地面试验验证,科研人员还建起了大批国际一流的地面试验设施。
“在12天后,计划进行第二次交会对接试验。”武平表示,其目的是在一次飞行任务中尽可能安排多次试验,这样可以增加空间试验的子样,以获得最大效益,同时进一步考核对接机构的重复使用性能,以及交会测量设备在不同空间环境下的性能。
此外,武平还透露,因为此次交会对接是在地球没有太阳光照射时进行的,所以下一次交会对接会考虑在有阳光的情况下进行。但还要根据第一次交会对接情况,根据交会对接设备的工作情况,以及推进剂的消耗情况等综合情况来最后确定。
(本报北京11月3日电 本报记者 田雅婷)
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