1970年4月24日,我国第一颗人造卫星“东方红一号”发射成功,于是这一天有了新的名字,叫做“中国航天日”。
时隔55年,我国神舟二十号载人飞船在这一天升空,并成功对接进入了专属于中国的空间站。
这55年的时间中,中国航天脚步不断向前迈进,多项技术稳步实现突破,可以说,每一艘神舟飞船的升空都带着中国航天进步的影子。
就在4月24日,神舟二十号飞船按计划入轨,并在23时49分成功与天和核心舱径向端口实现了对接,用时也和预估的一样,整个对接历时约6.5小时。
目前,神舟二十乘组已经和神舟十九乘组实现了会面,并且在空间站拍下了“全家福”。
不过有一个很奇怪的事情,与核心舱对接的时间,明明中国目前已经突破了2个小时快速对接,为什么神舟二十号还用的是6.5小时呢?
交会对接,就是两个航天器在同一时间、同一位置,以同一速度和姿态合二为一的过程。
说起来很简单,因为它在地球上或是借助外力,或是手动,或是自动,都能很轻松地进行调整对接,但把这一活动换个背景,放在太空中就完全变了,这项操作的难度成倍上升,一个对接不好,飞行任务就有可能出现失败。
由于需要超高的技术,所以能完成在轨航天动作的国家少之又少。在所有在轨动作中,交会对接又被比喻成“万里穿针”。
没错,它需要十分精准的操作,精确确认两个飞行器的轨道,获得相对位置和速度,精准计算之后,最终才能执行轨道控制。
简单来说,交会对接就是提前计算飞船的飞行轨道和空间站的运行轨道,飞船靠燃料去追赶空间站的位置,当追上空间站后,双方以精细的操作进行对接。
在整个过程中,最难的当属对接了,因为飞船的追赶速度较快,而空间站的运行速度很慢,飞船需要在双方交会时用较大的能量降低自己的速度,从而达成相对速度为零,为飞行器对接做准备。
并且,在对接的时候,两个飞行器的轨道面也是不同的,双方运行方向不同,所以飞行器需要改变的不仅是飞行速度,还有飞行方向。
如果不在短时间内改变的话,双方轨道面相交,控制不好的话,双方将会出现“相撞”,这就是事故了。
为了确保双方能够对接成功,当载人飞船进行交会对接的时候,我们会控制空间站适当地调整轨道, 这样的话容错率会大幅提升,双方交会时间变长,就算是短时间内无法实现对接,但在经过持续调整之后,双方也总是能创造条件对接的。
目前我国载人飞船就是这样,空间站予以配合,确保能够交会对接成功。我国对接用时最长的一次是两天,而那个时候,我们还需要航天员进行手动操作对接。
手动对接的优势是控制精度好,相比于测量敏感器、控制计算机等技术比起来,人眼的视觉配合上手的精准操控能力更有优势。
不过现在这个问题不用担心了,因为中国航天技术越来越高,自动控制精度已经远远超越人工控制,所以近年来我们采用的都是自动控制,为航天员的飞行提供充足的技术支持。
然而,尽管机器操控精度高且稳定,但人工控制也是每个航天员的必备技能,毕竟凡事都有意外,临机处置能力是机器怎么都没法拥有的。
也是随着技术的发展,我们的交会逐渐走入快车道,2021年神舟十二号的对接首次缩短到了6.5小时。
为什么会出现如此大幅度的跃升呢?主要有4方面。第一,我们从初始发射阶段就已经计算好了时间,火箭入轨精度高,调整的时间也大大减少。
第二,测定轨实时精确。这一项的确在此前受限于技术原因,但随着我国北斗系统的完善,我们实时掌握着飞行器的状态,这就为两者对接提供了强大的背景支持。
第三,计算精准,飞船的船载运算能力足够高,机器能够根据状态自主规划调整。
第四,轨控精度高,偏差小,避免用大量时间进行调整。
但要知道的是,6.5小时不是对接时间的极限,在2020年,俄罗斯联盟号飞船MS-17仅花费了3小时零3分钟,就与国际空间站对接成功了。
不过这项记录仅保持了两年,2022年,我国的天舟五号货运飞船就打破了记录,从发射升空到对接仅仅持续了约两个小时,直接创造了世界上最快速交会对接纪录。
这是因为我国通过积累多次的发射经验,逐渐摸索进步的结果。当技术足够成熟时,我国科学家们就开始为发射对接过程做减法,最终成功掌握了只有2个小时的快速交会对接技能。
我国航天科技集团一位专家表示,2小时只是交会对接的一个选项,它的成功可以极大提高我国的太空紧急救援能力,但这只是最快速的模式,我们还可以选择3小时、5小时和6.5小时的对接方案。
也就是说,我国对于交会对接时间已经拥有了足够的把握,那如今已经2025年了,神舟二十号都已经开始执行航天任务了,为什么我们不进行快速对接,还是选择采用6.5小时交会对接呢?
对此,有专业人士给出了解答,这是为了保证航天员安全而根据我国当前技术条件综合选择的结果。
对于我们来说,速度快并不重要,对接稳,让航天员能够安全进入空间站才是最重要的。
并且,我们也已经用事实证明了中国拥有实现快速对接的实力,甚至创造了新的世界纪录,所以中国航天技术实力已经毋庸置疑。
或许在不久之后的某一天,我们的载人飞船真正用上了2小时快速交会对接技术,但在此之前,我们必须要考虑到各项因素,尤其是航天员。
在这里,也希望每一位航天员都能够平安回家,期待中国航天越来越好!
信息来源:
光明网:《神舟二十号载人飞船与空间站组合体完成自主快速交会对接》
新华网:《大器厚成:中国空间站的交会对接》
环球时报:《仅2小时!原世界纪录是3小时3分》
青海省科学技术馆:《交会对接:太空中的“万里穿针”》
新京报:《约6.5小时,神舟十九号载人飞船和空间站完成交会对接》