航天员 “太空快递”已送达!“天舟二号”与“天和核心舱”完成交会对接

2021年5月30日5时01分天舟二号货运飞船与天和核心舱后向端口对接完成,并转入组合体运行阶段。此时天宫空间站在轨规模由20吨级升级至30吨级,标志着我国载人航天事业又一全新节点的到来。
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天和核心舱视角看天舟二号对接
从29日20时55分点火起飞至30日5时01分完成交会对接,历时8小时6分钟,整个对接过程十分顺畅,比预定对接时间更早,这是因为事先准备的时间余量完全用不上。
天舟二号入轨时刻与天和核心舱的距离大致是2000公里,经过两圈飞行后抵达天和核心舱后方约50公里处,这是“远距离导引段”。
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天舟二号与长征七号遥三火箭分离
紧接着就是寻的段飞行,经过半个周期飞行后抵达天和核心舱后方5公里停泊点。由此再接近至400米处是接近段,至200米处直至对接环接触前是平移靠拢段。寻的段、接近段、平移靠拢段统称为“自主控制段”。
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平移靠拢段
天舟二号对接环与天和核心舱后端通道对接环接触开始进入“对接段”,期间完成捕获、缓冲、拉近、锁紧四个节点任务,进而形成组合体刚性连接。
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交会对接靶标
此次交会对接被认为是全自主交会对接方案的首次实战任务应用,因为早在4年前天舟一号就曾与天宫二号空间实验室进行过快速交会对接技术验证任务,顾名思义那次只是一次技术验证任务,并不是由发射起飞到对接的完整任务流程。
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天舟一号货运飞船
那么,什么是全自主快速交会对接呢?国际上联盟系列与进步号两型飞船也曾数次执行快速交会对接任务,其中联盟飞船更是创造了3小时快速对接纪录。他们的快速交会对接与我们相比又有什么不同呢?
联盟系列与进步号应用的快速交会方案离不开地面引导干预,而天舟号货运飞船率先提出基于绝对定位数据的快速交会对接自主导航与制导方案,解决了依靠地面定轨、计算、注入时 间长难以实施快速交会对接的难题。
天舟二号发射入轨约半小时后于当夜九点四十分左右进入全自主模式,并随即展开了第一次自主变轨,整个对接过程总计实施了6次自主变轨。
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天和核心舱机械臂清晰可见
载人航天工程副总设计师王忠贵披露,这一次是我们第一次采用自主快速交会对接,那么这次的成功就意味着我们突破了这个自主快速交会对接技术,以后不论是货船还是载人船都将成为一种常态采用这种技术。这次的成功为我们接下来的神舟12号载人飞船奠定了非常好的基础,那么正常情况下,我们神舟十二也要采用这种方式进行快速交会对接,这对航天员来说是非常好的,时间缩短了,不用在飞船上等两天了,6个小时就可以到达它的目的地。
实际上四年前天舟一号验证的就是4次变轨6.5小时快速交会对接技术,由于那次发射并不是完整的技术验证,而且远距离导引还需要地面干预。
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从天舟二号看天和核心舱
天舟二号与之相比自主能力进一步增强,添加了远距离自主导引功能,此项功能得以实现的关键在于北斗导航系统辅助近地轨道航天器获取空间位置信息的能力,由卫星导航系统提供天舟二号与天和核心舱的实时位置信息,进而实现远距离、全自主的导航计算与制导控制。
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北斗卫星导航系统
既然是新技术进一步的实战任务验证就是必要的,因此在自主变轨次数的设计上就要尽量保守一些。变轨次数越少越精准,对接耗时才能更短。随着后续任务陆续铺开,全自主交会对接的用时也会越来越短。
有了全自主交会对接技术后地面测控人员干什么呢?此时他们的职责主要是监视,通过天舟二号与天和核心舱天基测控天线与天链中继卫星形成星间链路,进而将对接过程信息完整地实时传输给指控中心。
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