序言

今年,我们发射了两次货运飞船,就是天舟二号和天舟三号;载人飞船也是两次,即神舟十二号和神舟十三号,这足以看出我们的航天系统愈发成熟。

尤其是此次发射的神舟十三号,首次采用了径向对接的形式来对接空间站。

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如果大家看过相关对接视频的话,就会发现咱们确实非常的厉害,就跟搭积木一样,这技术难度可比肩美俄!

那么问题来了:

径向对接是什么意思?

它的难度到底有多大?

飞船径向对接

目前我们的天宫空间站有三个对接口,分别为前向、后向两个水平方向跟垂直方向的一个,这个垂直方向也就是径向。

之前空间站天和核心舱的前向端口已经被天舟二号货运飞船占据、后向端口上连接着天舟三号,所以此次只能从径向进行对接。

如果说之前是“一”字型对接,那么径向交会就是“T”字型对接。

那这个技术难在哪里呢?

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横向对接要求飞船跟空间站要在一样的轨道高度上才行,走走停停等着空间站都行,而径向交会就复杂多了。

首先就是飞船要飞到在空间站的下面,然后和空间站保持相对静止的运动状态,最后调整90度姿态向上去和空间站对接,并且对接是全自动的。

但另外一个问题来了,在对接这期间肯定会有速度差,那咱们是怎么解决呢?

这里面涉及到一些高科技设备,比如光学成像敏感器,还有十字靶标,瞄准镜等。光学成像敏感器就相当于神舟十三号的眼镜,负责观测空间站的位置,然后确定两个航天器之间的相对位置,一边移动一边修正。

要知道神舟十三号发射重量超过8吨,并且速度非常快,每次飞船轨道高度的些许变化后,速度都要做出相应调整,同时还要进行俯仰姿态跟滚动姿态的调整,最终保持直立状态对接才可以。

总之一句话,就是要通过复杂的控制才能实现精准的对接,就跟咱们平时穿针引线一样。

具体有多精准?

就拿光学成像敏感器来说吧,它的绝对畸变误差控制在1微米,这样可实现不大于3毫米的瞄准精度。

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如果把之前横向对接比作是两个人在同一个直道赛跑的话,那么径向对接就像弯道赛跑,在下面的飞船需要不断调整速度变换赛道,并最终跟空间站在同一个赛道。并且每一次变速都会带来很大的挑战,太快太慢都不行。

再举个生活的例子吧,平时我们可以用眼睛去测量东西,最好是定睛不动才能测得准对吧?但径向对接呢,就相当于我需要不停的调整姿势,一边在动,一边又要去对去对准,这就很难了!

同时在对接的时候,光线可能也会不一样。如果阳光突然很刺眼,你就看不清楚,那对测量精度会有很大的影响。

因此,这项技术的难度相当大,在此之前并没有任何先例,没有飞船在太空中真的验证过这项技术。

空间站机械臂

除此之外,这次神舟十三号的上天任务,还包括在神舟十二号的基础上继续对空间站的各项技术进行验证,而首当其冲的,便是"机械臂辅助舱段转位技术”。

也许很多人不知道的是,咱们的机械臂也挺厉害的!

它拥有7处关节,2处末端执行机构,最大承载能力25吨,可以抓着十几吨的庞然大物,一丝一毫都不能差。

飞船如果与空间站直接对接,容易发生碰撞,风险极大。那为了保险起见,这时候就需要机械臂的帮助,可以让实验舱先与核心舱进行轴向对接,然后再通过机械臂辅助,将实验舱转移到一侧的径向对接口,这种技术就是我们刚说的“械臂辅助舱段转位技术”。

可以说机械臂的可靠性,操作人员的熟练和稳重,以及自动对接控制系统的逻辑和灵敏性,对此次实验舱的对接都很重要。

感悟

空间站是人类高科技的宠儿,是现代科技的伟大成就,同时也是人类除了地球以外的第二个家。

它的建设和运行是对一个国家综合科技能力的考验。其中,被称为“太空之吻”的空间交会对接无疑是最关键、最具挑战性的核心技术之一。

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当然我们从来不打没有准备的仗,之前科研人员已经通过提高在动态情况下敏感期的测量精度和稳定性,来解决了对接过程中可能出现的问题。同时无数次的论证实验,再加上凝结科研人员的多年心血带来的保障,才能确保最后的万无一失。

最后向无数科研人员致敬!