【状态|对接成功！历史性一刻】◎ 科技日报采访人员 付毅飞 崔爽
据中国载人航天工程办公室消息 ， 神舟十二号载人飞船入轨后顺利完成入轨状态设置 ， 于北京时间2021年6月17日15时54分 ， 采用自主快速交会对接模式成功对接于天和核心舱前向端口 ， 与此前已对接的天舟二号货运飞船一起构成三舱（船）组合体 ， 整个交会对接过程历时约6.5小时 。 这是天和核心舱发射入轨后 ， 首次与载人飞船进行的交会对接 。
按任务实施计划 ， 3名航天员随后将从神舟十二号载人飞船进入天和核心舱 。
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来源：央视新闻
GNC分系统是飞船的核心分系统 ， 最能体现飞船研制水平 ， 从飞船发射时的应急救生 ， 到飞船在太空飞行过程中的姿态与轨道控制、帆板控制 ， 再到与空间站全自主的交会对接 ， 以及绕飞、人控操作等 ， 都由GNC系统来保证 。
从1999年神舟一号载人飞船首飞至神舟十二号全面升级 ， GNC系统为我国的空间站建设提供了有力支撑 。
多方案全自主的“快速交会对接”
相对于神舟十一号载人飞船及其前面的飞船 ， 神舟十二号载人飞船一个很大的不同就是首次在载人飞船中引入天舟货运飞船配备的快速交会对接 ， 具备和天舟二号货运飞船一样的全相位全自主交会对接功能 。
据悉 ， 根据任务要求的快速交会对接小于6.5小时的功能要求 ， 航天科技集团五院502所结合近距离交会对接的时间设定 ， 就远距离自主交会设计了多套方案 ， 都是全自主方案 。
当然 ， 方案还可以是个性化的 ， 即通过地面进行按需定制 ， 并在发射前告知GNC系统 ， 系统就会全程自主执行 。
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交会对接演示动画 。 来源：中国载人航天工程办公室官方微信
近距离交会在中国载人航天工程“三步走”战略第二步时已经是全自主方案 ， 但由于空间站多对接口的新特点 ， 以及后向对接口有货运飞船停泊时对后向合作目标的遮挡等约束 。 第三步近距离交会在第二步停泊点交会方案基础上 ， 对原有设计状态和飞行模式进行改造 ， 增加了新的飞行工况——直接交会方案 ， 相对停泊点交会方案 ， 直接交会方案用时更短 ， 消耗推进剂更少 。
巧设一个点 ， 省时又省力
为适应空间站运营多对接口和快速交会对接的新需求 ， 航天科技集团五院502所在载人航天工程三步走战略第二步掌握自动、手动交会对接和绕飞技术基础上 ， 在第三步即空间站阶段为交会对接任务新增了飞行特征点——中瞄点 。
中瞄点是交会对接“中途瞄准点”的简称 ， 是载人飞船、货运飞船和空间站交会对接前的“中转站” ， 位置在空间站后下方 ， 通过该点可以最方便快速地完成与空间站前向、径向和后向对接口的交会对接 ， 具有省时（时间）省力（推进剂消耗）的特点 。
如果把交会对接比喻成爬山 ， 载人航天工程第二步时的后向停泊点交会方式在正式登顶的过程中要预演或彩排登顶几次 ， 前面的登顶是为最后的正式登顶确认自己的状态及相关保障条件 ， 费时费力 。 中瞄点交会方式则是通过“中瞄点”这个临近山顶的赛点 ， 过程中就可以确认目标和保障条件 ， 并根据自身状态动态调整攀登节奏 ， 直至登顶 ， 用时用力最大可节省40% 。
作为空间站附近空间中的一个点 ， “中瞄点”是近距离全自主直接交会方案的灵魂 ， 是我国空间交会对接技术和绕飞技术进一步完善的成果 ， 也是载人航天工程第三步实现快速交会对接的捷径 。
继承+进化 ， 保可靠保安全
神舟十二号载人飞船GNC分系统的功能是以组成系统的一台台单机及其软件来实现的 ， 单机在飞船的轨道舱、返回舱和推进舱均有分布 ， 为保证整个系统的可靠性和安全性 ， 神舟十二号载人飞船GNC分系统采用了“最大程度继承+面向发展的进化”的思路来设计 。 如在满足分系统设计要求和尽量继承神舟十一号载人飞船技术状态的前提下 ， 尽量选择经天舟一号货运飞船、新一代载人飞船和嫦娥五号等验证过的单机 ， 继续保持载人航天工程第一步、第二步中人控系统相对独立的设计等 。
在进化方面 ， 如为了适应空间站构型复杂、质量特性变化等新情况 ， 系统对控制器性能进行了大幅提升 ， 对惯性敏感器配置进行了优化升级、对光学敏感器进行了增配、对软件和算法进行了改版和通用化设计 ， 具备了全自主交会能力等 。
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神舟十二号模拟图 。 来源：航天科技集团五院
神舟十二号载人航天GNC系统的进化是全方位的 ， 从发射到运营再到返回 ， 每一步都有新进展 。
我国空间站阶段的首批航天员将在轨驻留约3个月 ， 经过新一代载人飞船和嫦娥五号验证的“自适应预测制导”已经装备在神舟十二号载人飞船上 ， 相信在航天员凯旋时 ， 也一定能体会到神舟十二号载人飞船在再入返回技术方面的进步 。
来源：科技日报
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