航天员刘旺驾飞船手动对接天宫
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航天员刘旺驾飞船手动对接天宫

6月24日拍摄的北京航天飞控中心大屏幕显示,神舟九号与天宫一号再次形成组合体,首次手控交会对接成功。这是航天员庆贺对接成功。

从神舟九号的乘客变为司机

航天员刘旺驾飞船手动对接天宫

昨天,成功驾驶神舟九号飞船与天宫一号目标飞行器对接的是43岁航天员刘旺。

如果说此前进入太空的中国航天员是在“坐飞船”,这一次,刘旺开创了中国人太空“开飞船”的历史。

虽然航天器空间自动交会对接早在神舟八号飞行中已经突破,又经过神舟九号的再次验证,但仅仅具备自动交会对接能力并不意味着中国对交会对接技术的完整掌握——自动控制和航天员手动控制是国际载人航天中交会对接的两种基本方式,互为备份而缺一不可。

难度相当于“百米穿针”

飞船离开天宫一号后,在400米处停泊、休整,驶入下一个驿站——140米停泊点。

飞船推出对接机构。刘旺轻轻操纵座椅两侧手柄进行测试。

12时42分,飞船再次启程。此时,神舟九号已从自动控制状态转为手动控制,也就是说,它的每一步都将由航天员亲手操纵。

刘旺的身影清晰地出现在北京飞控中心LED大屏幕上。

在中华民族传统节日端午节的第二天驾驶飞船遨游太空,他又像是划动龙舟的舵手。

这个“舵手”不好当:他要将飞船与天宫之间的角度严格控制在1°之内,横向的偏差不超过0.2米到0.3米——对于重量超过8吨、长达9米的飞行器而言,难度相当于“百米穿针”,极大地考验着航天员的眼手协调性、操作精细性和心理稳定性。

地面超过1500次的模拟训练,让他的每一个细小动作都显得举重若轻、镇定自如。

航天员科研训练中心主任白延强说,为了让刘旺在任何情形下都能顺利对接,地面设置了不同距离、不同光照条件、不同初始偏差、不同突发事件等无数种突发状况。每一次“刁难”与“突然袭击”,刘旺都逐一通关,成功率百分之百。

作为中国首批航天员中最年轻的“小老弟”,在等待了14年之后,43岁的刘旺凭借精湛的技术,担负起手控交会对接的重任。

20米、10米、5米……天宫一号的视线中,飞船已近在眼前。

比自动对接节省3分钟

12时48分,神舟九号的对接环捕捉到天宫一号。它们掠过青海上空,继续逐日而行。

当飞翔的轨迹如渭水般穿过甘肃与陕西的土地,两个飞行器上12把对接锁准确启动——12时55分,神九飞船与天宫一号紧紧相牵,对接成功!

刘旺、景海鹏、刘洋手拉手高举过头顶,刘洋的笑容灿若夏花,刘旺眼中有泪光闪动。

航天员系统总体室主任刘伟波说:“对接得很漂亮,精度很高,对接时间也很快,不到7分钟,而自动对接时大概用了10分钟左右。节省的这3分多钟,就是人脑和电脑相比,人所具有的固有优势。”

刘伟波说,以往的自动交会对接过程中曾出现光干扰问题,对交会对接进程造成了一定影响。

“这次手控交会对接,航天员用调光键手动调光,避免了光饱和。这就是手控的好处,航天员能够充分感知环境的变化,主动预防问题,随时操作临时想到的措施,这些都是只能执行程序的机器所不具备的。”刘伟波说。

刘伟波认为,这次手控交会对接有两个特点:一是在驾驶过程中,靶标始终在中心值附近,偏差非常少。第二,这次交会对接神舟九号飞船是倒飞状态,这种情况下,撤退和前进过程中,轨迹与正飞正好相反,对航天员而言,必须要适应这种控制方向不一样的情况。

刘伟波认为,中国首次手控交会对接成功的背后,主要有三方面的因素。

一是“驾驶员”刘旺操作水平高,心理素质好。“在万众瞩目下,刘旺一点不怯场。我们作了比对,这次操作的对接精度、时间以及偏差,和他地面训练成绩差不多。”

二是3名航天员配合默契。“模拟训练可以经过充分协商和考虑,发挥每个人的长处。但在太空中更细致的方面,比如一个眼神、一个动作,主要靠3个人磨合之后的心领神会。”在刘旺执行交会对接的同时,景海鹏要及时发送各种指令,还要调光。刘洋也起到很大作用。从天宫一号撤离开始,两人在神舟九号轨道舱忙碌的时候,是刘洋负责传递指令。

三是国产对接机构可靠性高。“飞船与天宫一号上的对接机构,是中国目前为止最复杂的空间机构。‘驾驶’技能体现了人的自主能动性,但交会对接的基础是产品的可靠性。从产品角度来讲,这是第4次对接,飞船和目标飞行器的对接机构,可谓完美无缺。”

留给地面的应急发令时间只有20秒

于天一,北京航天飞行控制中心软件室遥控组组长。费江涛,遥控岗位上年轻的工程师。

他们的岗位被称作“遥控发令”。

飞行器在茫茫太空中做的每一次姿态调整、每一次变轨,甚至飞行器上科学仪器的每一次开机与状态设置,都是通过这个岗位发送的控制指令来完成的。

“发往太空的指令,只需几秒钟就能到达,一旦发送就没有机会更改,必须‘百发百中’。一旦失误,后果将不堪设想。”于天一说。

手控交会对接中,人的参与带来了许多不确定因素。比如,航天员驾驶飞船速度的快慢、节奏的把握都将直接影响到我们遥控发令的时机、内容。一旦发生意外,“留给我们的应急发令时间只有短短20秒”。

天宫一号与神舟九号手控交会对接任务中,我国两颗中继卫星“天链一号”01、02星通过双星接力跟踪天宫神九双目标模式,为航天员手控操作提供了全程可靠的天基测控通信支持。

载人航天工程测控通信系统副总指挥、北京空间信息中继传输技术研究中心主任黄惠明说,“天链一号”01、02星的接力测控,使飞船运行的每个圈次都能与地面实现1小时以上的连续双向数据传输,航天员因此能够长时间流畅地接收到地面指令,顺利实施手控交会对接,地面监视系统也可以更加快捷地获取航天员的生理参数。

载人航天工程目前总经费390亿元

首次手控交会对接进行之前,神舟九号航天员已在天宫一号目标飞行器里驻留了近6天。

航天员系统总指挥陈善广24日说,虽然航天员在太空每90分钟就经历一个昼夜,但这次飞行航天员与地面同步执行“白天工作、晚上睡觉”的时间表:工作约8小时,生活照料6小时,个人休闲2小时,睡眠7到8小时。

中国载人航天工程新闻发言人武平24日透露,中国载人航天工程目前总经费约390亿元人民币。

武平说,我们从1992年开始实施载人航天工程,在完成第一步任务,也就是完成神舟六号任务以后,经费一共花了200亿元人民币。我们全部完成交会对接任务,也就是到明年完成神舟十号的任务,从预算上来讲,应该也是不到200亿人民币,约190亿元人民币。

武平相信,“有一天一定会用我们的航天技术来培养外国航天员,包括能够有外国航天员乘坐我们的神舟飞船飞向太空”。据新华社

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