在神舟九号载人飞行任务中,航天员将实施我国第一次手控交会对接。这项任务的关键在于由航天员操作确保在茫茫宇宙中飞船、目标飞行器实现精准对接。为此,航天员要在地面的“太空驾校”,充分掌握这项技术,才能为在太空中的安全对接打下扎实的基础。
释疑“手控对接”——让手工“太空穿针引线”变成现实
众所周知,航天器的空间交会对接是一项航天关键技术,分为自动控制和人工控制(简称自控和手控)两种。根据美、俄交会对接的经验,手控在交会对接的最终逼近与对接过程中发挥着非常重要的作用。手控对接中可以充分发挥人发现问题、解决问题的能力,从而提高整个系统的安全可靠性。
神九任务前,神舟飞船已经被成功放飞8次,在自动控制状态下,圆满实现安全返回。但从神一开始,作为自控的备份方案,飞船上已经装载手控装置,以供航天员在紧急状态安全返回。对于中国航天而言,手控装置从研制之初就一直在飞船上“潜伏”着,是神九将它真正从“幕后”拉到了“台前”。
此次神九飞船上的手控交会对接系统主要包括:电视摄像机、靶标、综合电子显示屏、控制手柄等。电视摄像机安装在飞船上,提供从神九飞船上观察天宫一号的图像,并传送到安装在神九飞船上的综合电子显示屏幕。靶标安装在天宫一号对接机构附近,由一个背景方盘和一个伸出的十字架组成。综合电子显示屏显示电视摄像机观测到的图像,控制手柄主要用于航天员对神九飞船的姿态和位置运动的控制。
此次中国自主研制的手控系统,性能集成、人机功效、控制性能优良。为了便于航天员操作,手柄设计上有防误操作,航天员不小心碰到手柄不会影响到操作性能。此外,为了便于航天员辨识,手柄经过了特殊设计,航天员即便是戴着手套也能灵敏地感受到操作档位。航天员将根据眼前屏幕上参数变动的情况,通过操作座椅两侧的控制手柄来调节,最终实现神舟九号飞船与天宫一号目标飞行器的完美对接。
体验手控对接——设备集成度高 微调操作很重要
一个不足3平方米大的半球形格子间、三把皮质座椅、三台功能迥异的仪表……为了给航天员带来身临其境的感受,手控座舱的环境模拟得与真实的返回舱环境无异,进入这个格子间,一下就有了置身浩瀚太空的感觉。
中间的位置是01号航天员,他是手控对接的第一责任人;他的右边是02号航天员,在手控对接过程中,他主要负责相关仪表参数的监视;01号航天员左边的位置是03号航天员。在地面培训中,三位航天员都要接受同样的训练,都具备进行手控对接的能力。在神九任务中,在140米的停泊点处,飞船将由自控状态切换到手控状态,即飞船将从那时起,交由航天员来进行操控。
如果一切进展顺利,航天员将操控神九飞船向天宫一号靠近,执行我国首次空间交会对接任务。01号航天员通过他眼前的屏幕进行判断,并通过他座椅上的手柄来调节飞船的姿态、位置和前进速度,最终以既定的速度逐渐靠近天宫一号,并最终实现完美对接。
在大屏幕上,标注的X、Y、Z三个参数,X代表远近距离;Y代表左右距离,Z代表上下距离,在飞船前进的过程中,X值越来越小,这意味着飞船距离天宫一号越来越近。在飞船前行过程中,这些参数处于变化状态,在屏幕上,最终要实现十字靶标与摄像机中轴实现重合,当屏幕上的“对接环接触”、 “对接环捕获”的原点由灰色变成绿色时,意味着对接成功。
据研制人员介绍,横向位置偏差是决定对接成功与否的关键条件。“航天员累计接受过上千次的训练,由于他们本身都是飞行员出身,具备较高的操作能力和过硬的心理素质,他们训练的成绩基本上都能达到厘米级,顺利完成手控交会对接根本不是问题。”设计人员对航天员圆满完成我国首次手控对接任务也是充满信心。(王岩松 黄希)
手控对接:让航天员从“坐飞船”转向“开飞船”
发布日期: 2012-06-27
信息来源: 中国航天科技集团公司
作者: 王岩松 黄希
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(责任编辑:王楠)