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本月中旬，也許就在16日下午，中國航天即將迎來這樣一個大日子，神舟九號將把3名航天員送上太空，與天宮一號進行我國首次載人交會對接后，航天員進入天宮一號這個太空新家，此后神舟九號再把航天員安然無恙地送回地球家園。據(jù)報道，2男1女3名航天員和3名預備航天員已于6月9日上午抵達酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心并下榻問天閣，即將參加全系統(tǒng)的發(fā)射演練并參加發(fā)射任務(如圖)。近日，航天專家龐之浩接受本報記者專訪時表示，本次神舟九號和天宮一號的交會對接，最引人注目之處就在于對接由航天員手動操控完成。
■最新動態(tài)
老航天員或二度飛天
6月10日上午，航天員在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心圓夢園參加了植樹、升國旗等活動。在酒泉現(xiàn)場照片中，6名航天員中除了備受矚目的兩名女航天員外，2名男航天員的身影頗為熟悉，他們是曾經(jīng)飛天的航天員景海鵬和聶海勝，前者曾搭載神七飛天，后者曾搭載神六飛天，也就是說，此次神九搭載的3名航天員中，很有可能出現(xiàn)曾經(jīng)執(zhí)行過載人航天任務的航天員。
據(jù)了解，首批選拔的兩名女航天員屬我國第七批女飛行員，來自空軍運輸航空兵部隊。對于女航天員是否已育的問題，載人航天工程航天員系統(tǒng)副總設計師王憲民明確表示，我國女航天員的選拔條件，并沒有要求是必須生育過的。
另外，中國載人航天工程總設計師周建平10日說，天宮一號目標飛行器已于6月初降軌至對接軌道，等待神舟九號飛船前來相會。自2011年9月29日從酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心發(fā)射升空以來，天宮一號已在軌運行255天，其間與神舟八號飛船成功進行了兩次交會對接。載人飛船系統(tǒng)總設計師張柏楠說，目前，天宮一號姿態(tài)控制穩(wěn)定，測量設備狀態(tài)良好，資源充足，內(nèi)部環(huán)境滿足載人要求。
■交會對接
載人航天三步走的關鍵
中國航天科技集團所屬空間技術研究院研究員、《國際太空》雜志執(zhí)行主編龐之浩介紹說，我國的載人航天發(fā)展分為三步走。第一步是突破和掌握載人的天地往返技術，這是載人航天技術的三大基本技術之一。這一步已通過神舟五號、神舟六號任務完成。2003年，楊利偉駕駛神舟五號飛船首次飛天，進行了單人單天的飛行，2005年，神舟六號上的兩名航天員完成兩人多天任務。第二步的主要任務是突破空間出艙活動、交會對接技術，研制和發(fā)射貨運飛船和空間實驗室。其中，空間出艙活動和交會對接是載人航天的另外兩項基本技術。2008年，神舟七號飛船載三名航天員上天，翟志剛出艙完成了空間出艙的壯舉。
龐之浩說，交會對接技術更為復雜，也更為重要，是建造空間站的前提條件，因為空間站體積大、運行時間長，但不能天地往返，需要通過飛船和交會對接技術把人和貨物送上去，再送回來。因而，在空間出艙技術突破后，就要進行這項技術的突破。
2011年，我國發(fā)射神舟八號和天宮一號進行交會對接，掌握了無人自控交會對接技術，本月中旬，將發(fā)射神舟九號載人飛船，掌握載人手控對接技術，這也是承上啟下的任務，此后還將進一步掌握這項技術，完成第二步第一階段的任務。之后就將進入第二步的第二階段任務，即發(fā)射貨運飛船和空間實驗室。
我國載人航天的最后一步是要建立長期駐人的空間站。
■最大不同
航天員操控神九對接
神舟八號在太空中和天宮一號的深深一吻，至今依然讓人回味。而神舟九號已經(jīng)迫不及待地要和天宮一號相會了。神舟九號和神舟八號會有怎樣的不同呢？事實上，既然是“兄弟”，那就一定十分相像了，與神舟八號相比，神舟九號的改動并不大。
龐之浩解釋說，我國“神舟”系列飛船分為三種狀態(tài)，初期試驗技術狀態(tài)、出艙活動試驗技術狀態(tài)和天地往返運輸器技術狀態(tài)。從神舟八號開始，我國飛船就基本定型，是能交會對接的天地往返運輸器，以后的“神舟”系列飛船也都采用這種技術狀態(tài)，在軌道艙的前端安裝了用于交會的測量、運動控制等設備和對接用的機構。飛船定型后，其外形、結構、控制服務系統(tǒng)和數(shù)據(jù)傳輸?shù)然疽囟紝⒈３植蛔�。但每艘飛船要根據(jù)不同任務需求做細節(jié)改動。
雖然去年發(fā)射的神舟八號沒有載人，但卻是按照載人飛船設計的，與神舟九號基本相同。最大的不同是神舟九號載人且與天宮一號對接后，航天員要進入天宮一號工作生活，因此還要帶上航天食品。另外，航天員還要攜帶其他一些物品上天，有的要搬到天宮一號。而物品之所以由天宮一號和神舟九號分批運上天，一是因為火箭運載能力有限，另外是出于產(chǎn)品壽命的考慮，比如做實驗用的細胞，在長期無人條件下難以存活，所以要和航天員一起上天。此外，神舟九號此次還將首次帶上活體蝴蝶升空。
“兩者的設備是基本相同的，但是與天宮一號的交會對接方式不一樣，神舟九號由航天員來控制，這是關鍵�！饼嬛普f。
■“手控”優(yōu)勢
可靠性和靈活性更高
交會對接要讓兩個八噸重的飛行器在茫茫太空中以比子彈還快數(shù)倍的速度飛行，完成無縫對接，難度好比“穿針引線”，絕對是個“精細活”，而用人來掌控整個過程會有怎樣的優(yōu)勢呢？
龐之浩說，迄今為止，美俄共進行了300多次交會對接，美國以手控為主，曾失敗過2次，俄羅斯以自控為主，失敗過15次，因而手控交會對接的成功率更高，原因是出現(xiàn)故障時航天員可以隨機應變。手控還能節(jié)約時間和燃料。但手控方式對航天員的操作負荷，也就是勞動量的要求大大增加，還要受到航天環(huán)境，尤其是光線的影響。龐之浩解釋說，就像通過電視看室外足球比賽一樣，轉播的清晰度會受現(xiàn)場的室外環(huán)境影響。航天員要通過艙內(nèi)的顯示屏觀察艙外對接情況的“直播”，對接時要有一定光照，但光線還不能太強，外面照射得不清楚或者太刺眼，航天員在艙內(nèi)看到的情況都會受影響。
自控交會對接也有優(yōu)點，一則比較省事，適合載人航天器和無人航天器，規(guī)避了人員操作的失誤，不需要考慮航天員的安全和救生系統(tǒng)。但可靠性和靈活性沒有手控高，出現(xiàn)突發(fā)情況不好處理，設備更為復雜，對地面支持的要求也更高。
龐之浩指出，我國此次載人交會對接最主要的目的就是要掌握航天員手控對接技術。
■面臨挑戰(zhàn)
“暈車”“轉向”考驗手控對接
去年關注我國首次無人交會對接任務的人們，一定對這個步步驚心的過程并不陌生。據(jù)龐之浩介紹，手控交會對接和自控交會對接的過程在遠距離時基本相同。追蹤航天器與目標航天器相距1萬公里到100公里時，是地面導引階段。在相距100公里到100米時，是自控尋的階段，追蹤飛行器和目標飛行器通過測量設備相互“捕獲”。兩個航天器相距100米至1米時，則進入了最終的逼近階段，速度要控制在每秒3米到1米，此時，人的手控動作開始，進入手控交會對接。
在這個過程中，航天員要通過顯示屏和測量設備及時掌握兩個飛行器之間的姿態(tài)和相對速度，通過控制手柄不斷修正，使兩個航天器逐漸逼近，通過觀察顯示屏上的十字靶標對準，以及攝像機、標志燈等設備查看是否對準，直到對接完成，最終對接合攏的速度是每秒0.2米。在這個關鍵的過程中，允許有一定誤差，也就是兩個航天器的相互錯位，但不能超過18厘米，去年神舟八號和天宮一號自控對接的誤差只有兩三厘米。
從操作程序上看，會有人感覺控制交會對接像開車一樣簡單，其實不然。
太空環(huán)境下的失重對航天員造成困擾，就像暈車時開車一樣，肯定不是件容易事。龐之浩解釋說，在失重情況下，雖然航天員固定在座椅上，但容易得空間運動病，就像暈車暈船一樣。而且剛飛天時還容易“轉向”，“楊利偉當時就有這種感覺，你自己想往前走，但覺得不是往前走，有一種大頭朝下辨不清方向的感覺。要在這種有暈船、辨不清方向的狀態(tài)下完成手控對接，對于航天員來說實在不輕松。”
■最壞情況
“追尾”時或遇“剎車”失靈
測量設備和對接機構是交會對接“硬件”上的兩大“法寶”，而航天員在手控交會對接過程中面臨的最大考驗是在兩者中任何一個出現(xiàn)故障的情況下，如何排除故障。
龐之浩說，最嚴重的故障發(fā)生在1997年，俄羅斯“進步”貨運飛船撞上了和平號空間站光譜艙，發(fā)生了“追尾”，造成了太陽電池板損害、艙段漏氣等。載人交會對接也曾發(fā)生過故障，1971年蘇聯(lián)發(fā)射了第一座空間站，同年發(fā)射了聯(lián)盟-10載人飛船對接，由于對接機構出現(xiàn)故障，造成航天員無法打開艙門進入空間站，最后只能無功而返。
在交會對接過程中最怕的情況是“追尾”，如果航天器撞壞就更危險。不過，手控對接中發(fā)生“追尾”的概率非常低，就像開車一樣，“司機”發(fā)現(xiàn)一旦要撞上，就可立即“剎車”。最壞的情況是“剎車”不靈。因此，交會對接設備都有多套應急設備保障，關鍵設備要備份。 |
