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【航天】跨越!中國載人航天自主交會對接從44小時縮短至6.5小時

2022-11-30
來源: 環(huán)球網(wǎng),、百度百科

  據(jù)中國載人航天工程辦公室消息,,神舟十五號載人飛船入軌后,,于北京時間11月30日5時42分,成功對接于空間站天和核心艙前向端口,,整個對接過程歷時約6.5小時,。

  在這次的交會對接中,再次采用了快速交會對接方式,,至此,,空間站四次載人飛行任務(wù)均實現(xiàn)了6.5小時快速對接,對接技術(shù)已經(jīng)十分成熟,;本月,,天舟五號發(fā)射任務(wù)又實現(xiàn)了貨運(yùn)飛船2小時自主快速交會對接。對接時間的一次次縮短,,見證著中國航天的一次次跨越,。

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  空間交會對接是指兩個航天器在空間軌道上會合,并在結(jié)構(gòu)上連成一個整體的技術(shù),,這是載人航天三大關(guān)鍵技術(shù)之一,。

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  我國的交會對接始于2011年,這一年的11月3日,在歷時44小時之后,,天宮一號和神舟八號成功實施首次交會對接,。中國成為世界上第三個獨(dú)立完全掌握空間自動交會對接技術(shù)的國家。

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  2012年6月18日,,神舟九號與天宮一號對接成功,,中國首次載人交會對接取得成功。

  之后,,我國開始自主交互對接的研究,。

  傳統(tǒng)的交會對接過程對地面測控系統(tǒng)依賴性很強(qiáng),自主性不夠,,這樣不僅造成巨大的資源消耗,,而且一定程度上增加了技術(shù)風(fēng)險。因此,,發(fā)展航天器自主交會對接技術(shù)是未來航天器技術(shù)發(fā)展的必然趨勢,。而為了保證自主交會對接的順利進(jìn)行,急需在面對復(fù)雜的太空環(huán)境下,,解決導(dǎo)航與控制系統(tǒng)的可靠性,、提高導(dǎo)航與控制的精度。

  自主導(dǎo)航與控制技術(shù)是實現(xiàn)自主交會對接的關(guān)鍵支撐技術(shù),,直接影響了空間交會對接的成敗,。航天器在空間實現(xiàn)交會對接的過程,實質(zhì)是精確測量與控制的過程,。其實現(xiàn)是由航天器制導(dǎo),、導(dǎo)航和控制系統(tǒng)(Guidance, Navigation and Control, GNC)提供,GNC的主要任務(wù)是高精度測量航天器之間的相對位置,、相對速度,、相對姿態(tài),以及完成航天器姿態(tài),、軌道的高精度控制,。由此可見,導(dǎo)航與控制是交會對接成功與否的關(guān)鍵 ,。

  導(dǎo)航系統(tǒng)必須具備自主測量的能力,,即航天器能夠不依靠地面站的參與,完全依靠計算機(jī)和星載敏感器自行完成空間對接的任務(wù)要求,,所以選擇理想的,、可測量出相對位置和相對姿態(tài)的敏感器非常重要。高精度高可靠的GNSS相對定位技術(shù)是空間飛行器交會對接的關(guān)鍵技術(shù)之一,,為交會對接控制的安全提供了重要保障,。

  控制技術(shù)必須解決航天器高精度姿態(tài)自主控制以及航天器自主軌道控制的問題,。多智能體是由多個簡單個體(智能體)組成,每個智能體表示一個物理的或抽象的實體,,可以是系統(tǒng)內(nèi)某個組成單元,,也可以是獨(dú)立的外部系統(tǒng)。它們能對周圍環(huán)境變化做出反應(yīng),,并能相互交互,,相互配合完成共同目標(biāo)。多智能體協(xié)同控制理論應(yīng)用于航天器的交會對接,,是把復(fù)雜問題簡化的一條捷徑,,同時也為航天器協(xié)同控制提供了一個可行的方案。

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  2021年5月30日,,天舟二號貨運(yùn)飛船采用自主快速交會對接模式精準(zhǔn)對接于天和核心艙后向端口,,整個過程歷時約8小時。

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  中國航天科技集團(tuán)八院載人飛船對接機(jī)構(gòu)主任設(shè)計師 姚建:在控制這方面,,我們可以把原先的多次的變軌,,然后進(jìn)行優(yōu)化,減少變軌的次數(shù)和縮短變軌之間的時間間隔,,來實現(xiàn)我們快速的一個交會對接過程,。

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  時間還在縮短,2021年6月17日,,神舟十二號載人飛船與天和核心艙完成自主快速交會對接,,與此前已對接的天舟二號貨運(yùn)飛船一起構(gòu)成三艙組合體,全程歷時僅6.5小時,。

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  2022年11月12日,,天舟五號成功對接于空間站天和核心艙后向端口,,中國航天員首次在太空迎接“天舟快遞”,。這次任務(wù)首次實現(xiàn)了2小時自主快速交會對接,創(chuàng)造了世界紀(jì)錄,。

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  航天科技集團(tuán)五院神舟載人飛船制導(dǎo)導(dǎo)航與控制分系統(tǒng)主任設(shè)計師 李志宇:從空間站時代開始的話,,咱們交會對接時間從接近兩天逐漸地縮短到8小時、6.5小時,,到最近貨運(yùn)飛船實現(xiàn)的2小時快速交會對接,,這都是一次次歷史的突破。那么神舟飛船也是從設(shè)計上具備這樣的能力,。

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