詳解神八與天宮對接:分8個步驟約需十分鐘

時間:2011-11-01 07:08   來源:新華網

  118個感測器、5個控制器、上千個齒輪軸承、18個電機和電磁拖動機構、數以萬計的零件和緊固件……呈現在記者眼前的兩台銀灰色圓柱狀的精密複雜儀器,就是與“神舟八號”與“天宮一號”對接機構一模一樣的試驗鑒定件。

  在“神舟八號”與“天宮一號”即將執行我國首次空間交會對接任務之際,新華社記者來到對接機構的研製單位--上海航太技術研究院805所,探訪這兩個航太器如何進行“太空之吻”?

  對接結構在地面已進行1101次試驗

  在太空將兩個航太器對接起來形成一個“組合航太器”的對接技術,是人類載人航太活動的一項關鍵技術。目前,世界載人航太領域使用的對接機構有兩大類:一類是美國太空梭的“異體同構周邊”式對接機構,另一類是俄羅斯和歐空局ATV飛船上的“錐-桿”式對接機構。

  “瞄準世界先進水準,我國對接機構採用了導向板內翻式的異體同構周邊式構型,對接機構所有的儀器設備都安裝在周邊,中間留了直徑800毫米的人孔通道,宇航員和貨物就是從這個通道運送。”上海航太技術研究院研究員、交會對接大型地面試驗系統原負責人陶建仲介紹説。

  陶建中説,對接機構在我國是一項全新技術,許多問題都是以前從未遇到的,其中最主要的技術難點有四個方面:一是如何保證兩個飛行器相撞時“不撞壞、不彈開”,軟硬適度;二是如何保證很多相互矛盾的動作(如推-拉、合-分等)組合在一起具有高可靠度;三是許多複雜的産品要協調安裝于周邊,中間留出人孔通道,如何實現系統整合;四是如何在地面充分試驗、模擬天上微重力情況下的對接分離過程。

  針對對接機構的技術難點,上海航太技術研究院805所的研製隊伍進行了長達16年的科技攻關,在倣真先行、高可靠的設計技術、整合技術和地面模擬等關鍵技術上,一一取得了突破,目前已成功申報20多項專利。對接機構在“上天”之前,已經在地面上進行1101次對接試驗、647次分離試驗。

  對接分為8個步驟約需十分鐘時間

  兩個航太器在太空的交會和對接是兩個不同過程。

  陶建仲介紹,當“神舟八號”和“天宮一號”在同一時刻以同樣的速度到達同一個地點順利交會,兩個飛行器的速度、位置、姿態、偏差等11個參數滿足對接的初始條件後,飛行器就將停止控制,讓它們根據慣性進行碰撞,整個對接過程一共大約需要十分鐘時間。

  對接過程分為8個步驟:

  第一步是“相撞”。在慣性作用下,8噸重的“神舟八號”與8.6噸重的“天宮一號”以每秒0.2米左右的速度進行相撞,當“神舟八號”上的主動對接機構碰撞上“天宮一號”上的被動對接機構,對接過程正式開始。

  第二步是“捕獲”。當“神舟八號”主動對接機構上的對接環,接到失衡感測器發出對接指令信號後,6根滾珠絲桿就會向外推出200多毫米,對接環上安裝的3對捕獲鎖,撞到“天宮一號”被動對接機構相對應的卡板器,就會被牢牢卡住。

  第三步是“緩衝”。“神舟八號”對接環受到撞擊後,將會通過一套傳動機構,聯向對接機構上的摩擦自動器和電磁阻尼器,分別吸收縱向和橫向的撞擊能量,進行緩衝。碰撞、捕獲、緩衝三個步驟共需要大約60秒時間。

  第四步是“校正”。當“神舟八號”成功捕獲“天宮一號”並實施緩衝後,“神舟八號”對接環的6根滾珠絲桿繼續往外推至300毫米,同時對兩個航太器的姿態、位置和偏差等進行強行校準,校準時間約需80秒。

  第五步是“拉近”。校準後,“神舟八號”對接環的6根滾珠絲桿緩緩收縮,將兩個飛行器“拉近”,這一過程約需240秒。

  第六步是“拉緊”。“神舟八號”和“天宮一號”的對接面上,分別安裝了6組共12把對接鎖,每把對接鎖的拉力達3噸。當兩個飛行器被拉近後,兩個對接面的12把對接鎖一一相扣。

  第七步是“密封”。兩個飛行器拉緊後,對接機構上的驅動電機將帶動鋼絲繩系統,將兩個連接器面上的密封圈壓縮,保持密封。

  第八步是“剛性連接”。通過對接鎖使兩個連接器貼合,實現“剛性連接”,將兩個航太器組合成一體。拉緊、密封和剛性連接共需220秒。

  連接後的“組合航太器”由“天宮一號”控制

  據陶建仲介紹,“神舟八號”和“天宮一號”實現剛性連接後,將通過制動控制系統,接通兩個航太器的電氣液路通道,進行資訊和能源並網。“神舟八號”上的航太員和貨物通過直徑800毫米的人孔通道進入“天宮一號”。連接後的“組合航太器”由天宮一號控制,“神舟八號”處於停靠狀態,但如果出現故障,“神舟八號”則可以立即進行“替補”。

  在聯合飛行任務結束後,或在緊急狀態下,實現兩個飛行器的安全分離也至關重要。根據程式設計,“神舟八號”和“天宮一號”的對接鎖可自動分離,一旦出現故障,宇航員可手動分離,將兩個對接機構掰開;此外,還可以採用火工品將對接機構炸開,實行強行分離。(記者張建松)

編輯:郭瑩瑩

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