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总设计师:我空间交会对接做法属独创与美俄不同

热度68票  浏览98次 【共0条评论】【我要评论 时间:2011年9月30日 12:50

 

      天宫一号目标飞行器发射成功之后,将与神舟八号交会对接。航天器空间交会对接在技术上有何难度?天宫一号在交会对接和未来空间站建设过程中扮演什么角色?中国掌握交会对接技术以后在世界航天大国中处于什么位置?

  交会对接是我国载人航天三步走中第二步的重要内容

  记者:天宫一号/神舟八号空间交会对接,这是一个什么样的航天大事?

  周建平:我们发射天宫一号目标飞行器和神舟八号无人飞船,是为了进行我国载人航天工程的首次空间交会对接。

  我国载人航天三步走中第二步的目标是要突破航天员出舱活动技术、载人飞船和空间飞行器的交会对接技术,发射空间实验室,解决有一定规模的、短期有人照料的空间应用问题。

  我们目前已经用神舟七号任务顺利完成了空间出舱。另外一个技术上更复杂的任务就是突破交会对接,实现两个航天器在空间的交会对接,这是航天技术特别是载人航天技术里非常重要的基本技术。

  除了完成交会对接,我们也把这次任务同时作为研制、试验空间站技术的机会,以提高空间飞行试验的效益,缩短空间站研制进程。天宫一号目标飞行器扮演着两个角色:既是交会对接过程中的目标飞行器,也是一个小型的空间实验室。

  记者:突破交会对接技术有多重要?

  周建平:航天器的交会对接是建设空间站的一个基础。大家知道,把人送入太空,天地往返的运输工具是载人飞船,或者像美国的航天飞机。但是天地往返的运输工具,它不能在轨道上长期工作,长期驻留轨道是空间站的事情,空间站的规模更大,设备更全,科研能力也更强。

  交会对接技术给在轨航天器和地面搭建桥梁,使空间飞行器不再孤独。

  空间站的建造和维持都需要交会对接技术。几百吨的空间站,不可能一次发射入轨,需要多次发射,在空间组装后构成空间大型组合体,在轨道上长期运行从事科学技术试验。像我国的空间站未来计划要发射三次,三个舱段怎么连在一起构成一个整体,就靠交会对接技术。

  空间站维持工作,必须维修和补给推进剂;航天员在空间站生活和进行科学实验,需要食品和各种设备,还要把经过试验的样品送回地球。不管是通过哪种天地往返工具把人或者货物送到空间站,都需要交会对接技术,因此它对载人航天来说是基本的关键技术。

  有了交会对接技术,我们也可以在轨维修卫星,为卫星加注燃料,延长工作寿命。人类的探索是没有止境的,未来我们登陆月球,前往火星,这些深空探测,需要巨大的飞行动力,也靠空间的组装来实现。

  交会对接像在太空穿针,高难度、高风险

  记者:交会对接怎么实现?

  周建平:交会对接实际上分为交会和对接两个过程。具体来说,是先把天宫一号这个目标飞行器调整到一个预定的交会对接轨道上,摆好姿态,等待交会对接。之后发射神舟八号飞船,来“追”目标飞行器,飞船主动,目标飞行器被动。

  交会对接完成后,天宫一号和神舟八号成为一个组合体在轨道上运行,这时候由天宫一号作为“大脑”来控制组合体飞行。最后神舟八号还要和天宫一号分离并返回地球,这也十分关键,其实就是测试了未来飞船从空间站撤离返回地球的技术。

  空间交会对接,涉及两个飞行器之间的准确协同,是我们过去没有做过的事情。可以说,从技术上来说,交会对接难度比神七时候的航天员出舱难度大。打个比喻,有点像在太空穿针。在对接过程中,如果控制不准,就可能发生航天器相撞事故。因此,需要进行大量试验才能掌握这一技术。茫茫太空,一前一后发射在太空轨道高速运行的两个航天器,要彼此面对面,并且紧密连接为一体,难度可想而知。

  空间交会对接技术是我国独立自主研发

  记者:国外试验空间交会对接技术时,采取的是飞船和飞船对接,我们为什么要研制一个目标飞行器来和飞船对接,有何独特之处?

  周建平:首次空间交会对接任务,从总体方案到具体实施都是我们独立自主研发的。具体到交会对接机构,测量和控制技术,都是我们的科研单位自主研发,不是学别人的,更不是引进来的。

  从总体方案上讲,我们的首次交会对接和国外当时的做法不一样。美国和苏联当时用的都是飞船和飞船对接,看起来简单,但是飞行成本高。做三次交会对接,需要发射6次飞船。

  为了完成空间交会对接,我们研制了两个飞行器,一个叫“追踪飞行器”,用的是神舟飞船,另外一个是“目标飞行器”,就是天宫一号。研制目标飞行器这种做法和国外不同的是,既要完成现有任务,又兼顾未来发展和效益,这是中国独创。

  首先,飞船在轨时间都很短,所以完成一次交会对接需要两艘飞船。天宫一号目标飞行器在轨可以飞行两年,其间我们计划安排三次交会对接任务。这样的话,要进行N次交会对接,我们发射N+1个航天器就行,而天宫一号和载人飞船的成本差不多。所以我们可以减少发射次数,降低成本。当然,这不是唯一的目标。

  再者,天宫一号目标飞行器就是一个小型的长期在轨运行的轨道站或是空间实验室,麻雀虽小,五脏俱全。天宫一号除了完成交会对接以外,和飞船相比,它可以提供人的访问、工作、生活的支持能力。在不久后有航天员参与的空间交会对接中,飞船和目标飞行器对接以后,人可以进入到目标飞行器里,在里面生活和工作一段时间,包括进行科学实验。如果让飞船去做这件事情,是做不到的。

  此外,我们在研制过程中,也是把目标飞行器作为空间站技术验证的前奏。天宫一号目标飞行器采用了未来空间站要用的技术,比如控制技术和电源技术,都是我们以前从未使用过的。利用目标飞行器,我们可以去研制和验证空间站的平台技术、生命保障技术等,现在开始就验证空间站的一些关键技术,便于开展空间站方案研究,为我们未来空间站的研发打下一个比较好的基础。

  中国有望成为世界上第三个完全独立掌握交会对接技术的国家

  记者:天宫一号和神舟飞船有什么不同?

  周建平:两个空间飞行器各有各的用途,设计目标不一样。应该说,天宫一号是在神舟飞船基础上研发的,但它又是另外一种类型的飞行器,采用了许多新技术,是全新的飞行器。比如,为了控制飞行姿态,研制了力矩陀螺;针对未来空间站燃料补给,设计了可以补加的推进剂储箱;飞船原来使用的27伏低压电源,变成100伏的高压电源。这些都属于我们技术方面的创新。

  记者:如果交会对接成功,中国是世界上第几个突破这一技术的国家?

  周建平:目前世界上已经成功做过交会对接的有美国、俄罗斯、欧空局和日本,但方式不完全相同。美俄完全独立掌握了交会对接技术,欧空局和日本都是利用国际合作来完成。

  中国如果完成交会对接任务,将是第三个完全独立掌握交会对接技术的国家。如果明年航天员参与的交会对接任务顺利完成,中国也将是第三个完成载人交会对接的国家。

  记者:能介绍一下未来的中国空间站吗?

  周建平:空间站是一个很复杂的航天器,目前方案还在论证之中。我们现在初步的计划是:空间站分三个舱段,要运行10年左右的时间,因此技术上挑战很大。

  同时,空间站追求的是最高效、可循环再生的生命保障途径,人产生的废气、废液都要能处理并且再生,尽量减少地面提供的补给,这些技术我们过去从没有做过。所以,在空间站之前还有空间实验室阶段,用来验证这些技术,包括补加推进剂的技术等等。

  为发射核心舱和两个实验舱,我们正研制长征五号运载火箭。我们还正在研制长征七号火箭,它的任务是发射货运飞船。货运飞船主要是给空间站补给燃料、人员的消耗物品,以及科学实验设备等。

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