神舟八号与天宫一号交会对接全过程.docx

神舟八号与天宫一号交会对接全过程(图)中国媒体制作的交会对接示意图 神舟八号飞船将瞄准北京时间11月1日5时58分发射 国际在线报道 (记者 张一夫、杨琼)：“神舟八号”作为中国最新型的飞船，即将瞄准11月1日5时58分发射，它将在太空中与中国空间试验站的雏形“天宫一号”目标飞行器实现交会对接。这一艰巨的任务将如何完成？目标的达成又将意味着什么？我们不妨请出飞船和目标飞行器的研发者，让他们来做一番权威解读。中国载人航天工程的“三步走”战略，早已不是秘密。第一步是载人飞船阶段，第二步是空间实验室阶段，第三步是建立永久太空站。“神舟五号”和“神舟六号”飞船的成功发射和准确返回地面，标志着中国向载人航天工程迈出了坚实的第一步；作为第二步关键技术之一的出舱活动，也已经由“神舟七号”飞船圆满地完成了。然而，出舱活动的完成只能表明中国在空间实验室阶段跨出了前半步，而这关键的后半步对交会对接技术的探索重任，落在了“天宫一号”研发人员的肩上。9月底，“天宫一号”已成功发射。“天宫一号”空间实验室系统副总设计师白明生告诉记者：“和飞船配合完成交会对接，这是天宫一号的主任务。”交会对接是指两个航天器在空间轨道上会合，并在结构上连成一个整体的技术。而对于载人航天工程而言，这项技术具有怎样的影响和意义呢？大家知道，各国在进行载人航天工作时，把航天员送入太空所使用的运输工具要么是载人飞船，要么是航天飞机。然而，这些都不能实现在轨道上长时间工作的目标。相比而言，空间站较前两者规模更大、设备更齐全、科研能力也更强，而中国载人航天工程的第三步就是要建立一个永久太空站。中国载人航天工程总设计师周建平这样形容建立空间站与交会对接的关系：“交会对接是为空间站提供补给的一个前提，你不能实现交会对接，你补给不上，你就根本不可能去研制空间站。”换句话说，交会对接是实现航天站、航天飞机、太空平台和空间运输系统的空间装配、回收、补给、维修、航天员交换及营救等在轨道上服务的先决条件。“天宫一号”目前已经顺利升空并进入预定轨道，“神舟八号”飞船即将与它进行交会对接试验。那么，在交会对接过程中，两个飞行器的角色分别是怎样的呢？空间技术专家、神舟飞船总设计师戚发轫告诉记者：“交会对接是靠两个飞行器来完成的，天宫一号是作为一个目标飞行器，神舟八号是作为一个追踪飞行器，它们两个共同完成交会对接这个任务。”从位置上来讲，在交会对接的时候，“神舟八号”飞船以适当的速度，主动追击“天宫一号”。在两者不断接近的过程中，飞船将根据目标飞行器的状态，进行若干次变轨。同时，飞船还要调整轨道面，保证其运行的轨道与天宫一号的轨道“共面”，也就是与之处于同一个平面。这应该如何来理解？在三维空间进行两个航天器的对接，只有做到上下左右不偏不倚，才能确保不出意外。这样的操作，难度不可谓不大。如果这些过程改为在一个平面上进行，那么航天器就只需要进行左右调整了这种仅在平面上的移动看似简单多了，然而，它却给发射任务带来了新的要求。载人航天发射场系统副总师郑永煌说：“一旦天宫(一号)这个轨道确定，然后我神八飞船发射就要瞄准天宫的对接轨道，我们叫共面发射。(这)就对这个发射窗口的选择很严格，要求是零窗口，就是要求准时发射。”郑永煌所说的发射窗口是指允许运载火箭发射的时间范围，习惯上也被称为允许发射阶段。这个范围的大小也叫做发射窗口的宽度。窗口宽度有宽有窄，宽的以小时计，甚至以天计，而窄的只有几十秒钟，甚至为零。为了实现两者轨道共面，“神舟八号”要力争零窗口发射。郑永煌补充到：“如果你不准时发射的话，一有偏差，那等于说这个共面有偏差了，(而)带来偏差就得由咱们运载火箭来进行修正。如果火箭修正不了，就要靠飞船修正。所以我说明这两个概念，一个概念要求是零窗口准时发射；第二，你不零窗口发射不(是)说不可以，但是对我的飞行安全构成影响。”有关专家透露，“天宫一号”与“神舟八号”飞船交会对接过程将分为四个阶段进行，分别是远程导引段、近程导引段、最终逼近段和对接停靠段。在两个飞行器相距约100公里时，在地面测控的支持下，飞船将确定“天宫一号”的大概位置，两者也将由此建立起一个相对的外部关系，这是第一个阶段。在近程引导段，依照敏感器所测数据，“神舟八号”将逐渐靠近“天宫一号”，两者的距离将缩短至千米以内。从距离几十公里到几百米，随着两者的逐渐靠近，一系列更为敏感的仪器将启动运行，并相互间形成一种类似“接力棒”的关系，确保能够维持两者在轨道高度与角度的一致，直至“神舟八号”捕获“天宫一号”的对接轴。由此，两者将进入对接走廊，然后进行锁定。空间实验室系统主任设计师魏传峰告诉记者：“(两者)距离还有一点小间隙的时候，这时候会启动对接机构上的一个对接锁系。两个飞行器总共有12把锁，把它们紧紧锁在一起，每把锁锁紧力大概有3吨多(的)拉力。那么，它锁紧之后可以使神八飞船和天宫一号目标飞行器形成一个刚性的组合体。”锁紧以后，第一次的交会对接即宣告完成，“天宫一号”和“神舟八号”也就结合为一个组合体，并第一次作为组合体开始飞行。为了进一步验证整个交会对接的技术，以及各类交会对接机构工作的稳定性和可靠性，“天宫一号”将与“神舟八号”进行两次交会对接在组合体飞行的第12天，“天宫一号”和“神舟八号”要分离开来，并进行第二次交会对接。北京航天飞行控制中心副主任麻永平表示：“对接的流程跟第一次基本上是一样的，二次对接完了以后进入第二次组合体的飞行，这大概要飞行两天。在这里面，重点要做一次轨道维持，保持它(与天宫一号)撤离以后，神舟八号返回制动点的精度、轨道的高度满足我们的指标要求。”顾名思义，轨道维持是为了使飞行器的实际运行轨道，与标准轨道的偏离量保持在给定范围内所要做的轨道控制。在大气阻力和地球引力的影响下，飞行器的飞行轨迹会逐渐下降，并慢慢偏离设计轨道。为确保飞船正常运行，必须对其实施轨道维持，这样才能确保“神舟八号”在返回时准确落到指定区域。麻永平透露了“天宫一号”与“神舟八号”飞船交会对接任务成功完成的标准：“无论是从我们整个控制的