神舟十八飞船与空间站如何实现快速交会对接

本文转自：南宁晚报

■解读

神舟十八飞船与空间站如何实现快速交会对接

按计划，神舟十八号载人飞船入轨后，采用自主快速交会对接模式，约6.5小时后对接于天和核心舱径向端口，形成“三船三舱”组合体。采用这种对接方式，与当前中国空间站的构型有很大关系。

太空中的“万里穿针”

两个航天器于同一时间、在轨道同一位置、以相同速度和姿态会合并在结构上连为一个整体，被称为交会对接。空间交会对接被形象地称为“万里穿针”，控制是核心。靠拢、接近、锁紧，在任务完成阶段的最后几分钟里，呈现在世人面前的交会对接看起来似乎很“简单”，但看似简单的操作背后，在万里之外的太空要实现控制，每一个环节都极其复杂。

交会有自动与手动两种模式。当代的自动控制精度足够高且稳定，但人控仍然作为一种冗余手段保留了下来。这是因为机器无法替代人在现场的临机处置能力。两个飞行器非常接近时若发生异常，地面干预的实时性比不上现场的航天员，并且航天员可以进行综合情况的判断和处置，更有利于保证安全。

为何要采用径向对接？

专家介绍，曾经，我国在太空进行的航天器交会对接都是在水平方向，两个航天器保持在一条直线上，对接只要控制好相对速度就可以实现。从神十三开始，径向交会对接成为常态，飞船是从下方向上，“追”着核心舱交会对接。

全国空间探测技术首席科学传播专家庞之浩介绍，为了使航天器易于运动控制，其构型要保证主结构和质量分布尽量对称、紧凑，确保航天器的质心居中，从而减少因姿态控制所消耗的能量。对接前，中国空间站由“二船三舱”，即神舟十七号飞船、天舟七号货运飞船、梦天实验舱、问天实验舱以及天和核心舱组合而成的，空间站要保持正常三轴稳定对地姿态，神舟十八号载人飞船就需要在轨道面内沿轨道半径方向实现径向对接。这种对接方式虽然只是将飞船的方向变了90度，但是对接的难度却大了不少。

“神舟舵手”太空发威

对接过程，神舟十八号飞船与空间站必须配合默契。空间站百吨级组合体对飞船测量敏感器的遮挡，空间站组合体发动机工作时羽流间的相互影响，都会给对接带来巨大挑战。

要实现稳稳对接，飞船的核心分系统——制导导航与控制系统是关键。我国自主研发的该系统被研制人员亲切称为“神舟舵手”，负责控制飞船从发射与火箭分离开始，到与空间站的交会对接，再到飞船从空间站的撤离和返回地球的全过程。飞船独立飞行过程中的姿态与轨道控制、太阳翼帆板控制等，也靠它。

据报道，2023年5月30日，神十六载人飞船就运用了“神舟舵手”，与中国空间站成功实现了径向对接。本次发射，研发人员严格把控每一发对接机构的传感器、执行机构、弹簧，把性能参数偏差控制在最小；通过地面标准流程试验，验证了对接机构具备在多种复杂工况下的捕获缓冲能力。

综合新华社、央视报道