杨利伟在活动现场进行“天宫一号”和“神舟八号”模拟对接拼图摄/记者杨益【资料图】
2将实现“交会对接”
空间交会对接简称“交会对接”,主要目的是将航天员从太空飞船送入空间实验室或空间站,与载人航天器发射和航天员安全返回技术、空间出舱活动技术并列为载人航天的三大基本技术,也是建立空间站的重要基础。
空间实验室的建设过程是先发射无人空间实验室,而后再用运载火箭将载人飞船送入太空,与停留在轨道上的实验室交会对接,航天员从飞船的附加段进入空间实验室,开展工作。
“‘天宫一号’试验目的很明确,突破无人交会对接技术。这是空间站最基本最关键的基础。”北京大学地球与空间科学学院教授焦维新说。
“天宫一号”要完成在太空中两年的飞行任务,并完成出舱活动、空间交会对接试验和发射长期自主飞行以及有人照料的空间实验室等目标,“天宫一号”的任务才算圆满完成。
交会是指两个或两个以上的航天器通过轨道参数的协调,在同一时间到达太空同一位置的过程。对接是在交会的基础上,通过专门的对接机构将两个航天器连接成一个整体。因为其重要意义,空间交会与对接成为载人航天活动的三大基本技术之一。
交会的具体程序是,先将目标飞行器发射入轨并精确测定其运行轨道,当其飞经待发飞行器发射场上空时,通过择机发射使后者与前者运行在相同的轨道上,并且将距离控制在一定范围内,随后再依靠飞行器本身的机动能力让两者逐渐连为一体。
这个过程的难度很大。在太空中的空间实验室和飞船都保持高速运行,时速到达28000公里以上,在对接过程中,需要两个航天器的轴线在同一条直线上,并且相对速度要接近0,如果计算不准,就可能发生飞船相撞事故。
焦维新打了一个比方表示,“就像是地面的两辆急速飞驰的跑车,要让它们的距离必须一直保持在1米左右,这是非常不容易做到的。”
在国外载人航天活动早期,航天器在空间交会对接过程中就曾失败。比如,俄罗斯“进步M3-4”飞船与“和平”号空间站在对接过程中“相撞”。
甚至到现在,交接失败仍时有发生。2010年7月2日和10月31日,俄国的两艘“进步”M货运飞船首次自动对接都失败,不得不改为手动。2005年美国发射的DART卫星,甚至与目标卫星轰然相撞。
目前世界上有美国、俄罗斯、欧洲和日本研制的飞行器分别完成了与运行在地球轨道上目标飞行器的交会对接。但到目前为止,只有美国和俄罗斯掌握完整的交会对接技术。欧洲和日本交会对接技术方面分别靠美国或俄罗斯的技术支持。
异军突起的中国对空间交会技术的探索,自然引起了各航天大国的高度注意。