天舟五号的“快”如何实现

【资料图】

从按下火箭发射按钮，到与空间站成功交会对接，11月12日发射升空的天舟五号货运飞船仅用时两个小时，就改写了由国际空间站俄罗斯联盟号飞船MS-17于2020年10月14日创造的3小时3分钟纪录。快速交会对接技术成功在轨实施，标志着中国航天交会对接技术取得新的突破。

“快”是天舟系列货运飞船的显著特点，也是核心难点。为了攻克和掌握自主快速交会对接技术，航天科技集团五院GNC（飞船制导、导航与控制）系统的研制人员向技术高峰发起了冲锋。2017年9月12日，我国利用天舟一号成功开展与天宫二号空间实验室的6.5小时快速交会对接在轨试验，成为世界上第三个掌握近地快速交会对接的国家。2021年以来，天舟二号、天舟三号、天舟四号在与天和核心舱交会对接时，均采用自主快速交会对接方案，实现了技术的持续进步。

据航天科技集团五院502所交会对接首席专家解永春介绍，与天舟货运飞船此前的6.5小时快速交会对接相比，天舟五号主要从两方面进行了方案调整：“一是优化交会对接的控制制导策略，将远距离导引过程由多圈次压缩为不到一圈，将多次变轨压缩为两次综合机动，使得该部分用时由原来的4个多小时减少到约1个小时；二是在近距离自主控制段，减少了多个用以确认飞船状态的停泊点，类似动车组减少经停车站数量一样，加快了接近速度，使得该阶段时长由两个多小时缩短为约40分钟。”

“严格来说，2小时交会对接并非我们为天舟五号增加的新功能，之前的天舟飞船也有这个功能，只是因为该模式对飞船飞行状态的要求较高，所以未曾在轨实施。”解永春表示，2小时交会对接只是飞船交会对接的一个选项，飞船的GNC系统可以根据火箭入轨情况自主选择不同时长的交会对接模式，“除了2小时快速交会对接，还可以选择3小时、5小时和6.5小时方案等”。

天舟五号实现2小时快速交会对接，对于中国空间站的长期在轨运营具有重大意义。在解永春看来，这不仅意味着运输时长的大大缩短，使运输特殊鲜活试验品成为可能，而且能够极大增强太空紧急救援能力。“从6.5小时到2小时，既标志着我国自主定轨技术和姿态轨道控制的精度更高、综合制导技术水平更高、飞控流程更加优化，也标志着交会对接的模式更加多样化、功能更加丰富、适应能力更强，即我国的空间交会对接技术日趋成熟。”

此次交会对接任务是在中国空间站有人驻留的情况下进行的。为了进一步提高近距离交会对接过程的可靠性，天舟五号货运飞船还具备在故障情况下手控遥操作交会对接的备份能力。“飞船靠近并贴紧空间站时，航天员同步在空间站内密切关注着飞船的各个动作和各项参数。当对接圆满完成、飞船妥妥停稳后，航天员就可以进入飞船，拿到来自遥远地球的‘家乡货’了。”解永春补充道。

关键词： 航天科技 中国空间站 制导技术