太空再現“萬里穿針”！核心技術30年磨一劍

太空再次上演“浪漫之吻”。

5月30日5時01分，飛向太空不久的天舟二號貨運飛船，來不及停歇，便與天和核心艙完成了全自主快速交會對接，“萬里穿針”技術再現太空。

所謂交會對接，是指兩個航天器在空間軌道上，會合併在結構上連成一個整體，這是載人航天活動的三大基本技術之一，是實現空間站和空間運輸系統的裝配、回收、補給、維修、航天員交換及營救等在軌服務的先決條件，複雜度高、精準度高、自主性要求高、安全性要求高，其難度被形象地稱為“萬里穿針”。

中國航天科技集團五院天舟二號貨運飛船副總設計師黨蓉告訴記者，我國是世界上第三個獨立掌握太空交會對接技術的國家。自2011年11月3日對接機構首次亮相以來，我國共實施了10次空間交會對接，圓滿實現了首次無人/載人交會對接，並驗證了在軌補加技術，為空間站建設打下了堅實的基礎。為掌握這項技術，五院502所研製人員前赴後繼奮鬥了近30年。

天舟二號貨運飛船與天和核心艙交會對接模擬圖。圖片來源：中國航天科技集團五院

黨蓉説，天舟二號與核心艙的此次交會對接是我國在軌進行的第二次快速交會對接，與2017年天舟一號與天宮二號的交會對接相比，此次又實現了新的技術升級。

相較於天舟一號，天舟二號增加了“全相位全自主交會對接方案”。

所謂“全相位”，就是無論目標飛行器在入軌時和空間站的相對位置有1/4圈、半圈，哪怕整圈，“天舟”都可以以最快速度或者在規定時間點實現對接，而不用專門根據空間站的位置來選擇飛船發射時間，真正實現了全天候發射；“全自主”，則是從飛船入軌到交會對接成功，全程不需要人工干預，船上控制器自主規劃完成。

黨蓉説，天舟一號在遠距離段是需要人工輔助把飛船引導到距離天宮二號一定的位置，然後由飛船自主完成近距離交會對接。天舟二號增加了遠距離自主導引，飛船可以利用北斗導航的位置信息來實現遠距離的全自主的導航計算及其制導與控制。

換句話説，以後天舟飛船對空間站的造訪，過程中人只負責監視，整個交會和對接過程完全自主完成。

手控交會對接和自動交會對接是空間交會對接系統的“左右手”，互為備份，是系統可靠性的重要保障。神舟載人飛船從研製之初就按照不同的邏輯分別為兩套系統設計了相對獨立的系統。

黨蓉説，天舟二號是貨運飛船，但是它也裝備了手控系統，在貨運飛船與空間站交會對接的最後平移靠攏段，手控是重要的控制手段之一，具備支持空間站內航天員進行手控遙操作實現前向或後向的交會對接或撤退撤離的能力。

“一旦自動交會對接模式故障時，控制系統可以轉為手控遙操作模式，空間站上的航天員可以通過‘遙操作’，以遙控的方式‘駕駛’飛船，實現貨運飛船規避空間站或安全、準確地與空間站對接。”黨蓉説。

據她介紹，為保證系統整體可靠性，天舟的自控與手控系統間通過設計不同的信息接口實現了相互故障隔離，但必要時又可以實現可靠的模式切換。即在自控模式下，通過地面注入指令或航天員手控指令可以迅速轉入手控遙操作模式，手控遙操作過程中，也可以通過地面注入指令或航天員手控指令轉入自控模式。

中國航天科技集團五院天舟二號貨運飛船總設計師白明生表示，為了早日建成中國人自己的空間站，在中國的載人航天工程立項前，五院502所的科研人員就瞄準空間站建設必須的交會對接技術開始了攻關。

2011年11月，神舟八號成功完成了與天宮一號的兩次自動交會對接。

2012年6月，神舟九號在航天員劉旺的操控下與天宮一號成功實現手控交會對接，標誌着我國突破了相對導航、制導、控制和交會對接相對測量敏感器等一系列關鍵技術，成為世界上第三個獨立掌握交會對接的國家。

2016年，作為交會對接的一項必要的相關技術，在神舟十號任務中驗證了繞飛技術。2017年，天舟一號和天宮二號快速交會對接在軌試驗圓滿成功，使我國成為世界上第三個掌握近地快速交會對接的國家。之後，研發團隊用幾年的時間在自主性、可靠性等多方面對交會對接技術進行了完善，至天舟二號與核心艙對接，502所三代研發人員已經前赴後繼奮鬥了近30年。

白明生表示，隨着天舟二號和空間站核心艙的首次“太空之吻”，中國的空間交會對接技術也迎來了新的歷史階段。行而不輟，未來可期，在支撐空間站建設之餘，相信中國的交會對接技術也必將在把我國建成航天強國的征程中發揮更大作用。

（中青報·中青網記者 邱晨輝）