[天宫对接]神舟九号与天宫一号对接将由航天员手动控制

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本月中旬，也许就在16日下午，中国航天即将迎来这样一个大日子，神舟九号将把3名航天员送上太空，与天宫一号进行我国首次载人交会对接后，航天员进入天宫一号这个太空新家，此后神舟九号再把航天员安然无恙地送回地球家园。据报道，2男1女3名航天员和3名预备航天员已于6月9日上午抵达酒泉卫星发射中心并下榻问天阁，即将参加全系统的发射演练并参加发射任务(如图)。近日，航天专家庞之浩接受本报记者专访时表示，本次神舟九号和天宫一号的交会对接，最引人注目之处就在于对接由航天员手动操控完成。
■最新动态
老航天员或二度飞天
6月10日上午，航天员在酒泉卫星发射中心圆梦园参加了植树、升国旗等活动。在酒泉现场照片中，6名航天员中除了备受瞩目的两名女航天员外，2名男航天员的身影颇为熟悉，他们是曾经飞天的航天员景海鹏和聂海胜，前者曾搭载神七飞天，后者曾搭载神六飞天，也就是说，此次神九搭载的3名航天员中，很有可能出现曾经执行过载人航天任务的航天员。
据了解，首批选拔的两名女航天员属我国第七批女飞行员，来自空军运输航空兵部队。对于女航天员是否已育的问题，载人航天工程航天员系统副总设计师王宪民明确表示，我国女航天员的选拔条件，并没有要求是必须生育过的。
另外，中国载人航天工程总设计师周建平10日说，天宫一号目标飞行器已于6月初降轨至对接轨道，等待神舟九号飞船前来相会。自2011年9月29日从酒泉卫星发射中心发射升空以来，天宫一号已在轨运行255天，其间与神舟八号飞船成功进行了两次交会对接。载人飞船系统总设计师张柏楠说，目前，天宫一号姿态控制稳定，测量设备状态良好，资源充足，内部环境满足载人要求。
■交会对接



载人航天三步走的关键
中国航天科技集团所属空间技术研究院研究员、《国际太空》杂志执行主编庞之浩介绍说，我国的载人航天发展分为三步走。第一步是突破和掌握载人的天地往返技术，这是载人航天技术的三大基本技术之一。这一步已通过神舟五号、神舟六号任务完成。2003年，杨利伟驾驶神舟五号飞船首次飞天，进行了单人单天的飞行，2005年，神舟六号上的两名航天员完成两人多天任务。第二步的主要任务是突破空间出舱活动、交会对接技术，研制和发射货运飞船和空间实验室。其中，空间出舱活动和交会对接是载人航天的另外两项基本技术。2008年天宫对接，神舟七号飞船载三名航天员上天，翟志刚出舱完成了空间出舱的壮举。
庞之浩说，交会对接技术更为复杂，也更为重要，是建造空间站的前提条件，因为空间站体积大、运行时间长，但不能天地往返，需要通过飞船和交会对接技术把人和货物送上去，再送回来。因而，在空间出舱技术突破后，就要进行这项技术的突破。
2011年，我国发射神舟八号和天宫一号进行交会对接，掌握了无人自控交会对接技术，本月中旬，将发射神舟九号载人飞船，掌握载人手控对接技术，这也是承上启下的任务，此后还将进一步掌握这项技术，完成第二步第一阶段的任务。之后就将进入第二步的第二阶段任务，即发射货运飞船和空间实验室。
我国载人航天的最后一步是要建立长期驻人的空间站。
■最大不同
航天员操控神九对接



神舟八号在太空中和天宫一号的深深一吻，至今依然让人回味。而神舟九号已经迫不及待地要和天宫一号相会了。神舟九号和神舟八号会有怎样的不同呢？事实上，既然是“兄弟”，那就一定十分相像了，与神舟八号相比，神舟九号的改动并不大。
庞之浩解释说，我国“神舟”系列飞船分为三种状态，初期试验技术状态、出舱活动试验技术状态和天地往返运输器技术状态。从神舟八号开始，我国飞船就基本定型，是能交会对接的天地往返运输器，以后的“神舟”系列飞船也都采用这种技术状态，在轨道舱的前端安装了用于交会的测量、运动控制等设备和对接用的机构。飞船定型后，其外形、结构、控制服务系统和数据传输等基本要素都将保持不变。但每艘飞船要根据不同任务需求做细节改动。
虽然去年发射的神舟八号没有载人，但却是按照载人飞船设计的，与神舟九号基本相同。最大的不同是神舟九号载人且与天宫一号对接后，航天员要进入天宫一号工作生活，因此还要带上航天食品。另外，航天员还要携带其他一些物品上天，有的要搬到天宫一号。而物品之所以由天宫一号和神舟九号分批运上天，一是因为火箭运载能力有限，另外是出于产品寿命的考虑，比如做实验用的细胞，在长期无人条件下难以存活，所以要和航天员一起上天。此外，神舟九号此次还将首次带上活体蝴蝶升空。
“两者的设备是基本相同的，但是与天宫一号的交会对接方式不一样，神舟九号由航天员来控制，这是关键。”庞之浩说。
■“手控”优势
可靠性和灵活性更高
交会对接要让两个八吨重的飞行器在茫茫太空中以比子弹还快数倍的速度飞行，完成无缝对接，难度好比“穿针引线”，绝对是个“精细活”，而用人来掌控整个过程会有怎样的优势呢？



庞之浩说，迄今为止，美俄共进行了300多次交会对接，美国以手控为主，曾失败过2次，俄罗斯以自控为主，失败过15次，因而手控交会对接的成功率更高，原因是出现故障时航天员可以随机应变。手控还能节约时间和燃料。但手控方式对航天员的操作负荷，也就是劳动量的要求大大增加，还要受到航天环境，尤其是光线的影响。庞之浩解释说，就像通过电视看室外足球比赛一样，转播的清晰度会受现场的室外环境影响。航天员要通过舱内的显示屏观察舱外对接情况的“直播”，对接时要有一定光照，但光线还不能太强，外面照射得不清楚或者太刺眼，航天员在舱内看到的情况都会受影响。
自控交会对接也有优点，一则比较省事，适合载人航天器和无人航天器，规避了人员操作的失误天宫对接，不需要考虑航天员的安全和救生系统。但可靠性和灵活性没有手控高，出现突发情况不好处理，设备更为复杂，对地面支持的要求也更高。
庞之浩指出，我国此次载人交会对接最主要的目的就是要掌握航天员手控对接技术。
■面临挑战
“晕车”“转向”考验手控对接
去年关注我国首次无人交会对接任务的人们，一定对这个步步惊心的过程并不陌生。据庞之浩介绍，手控交会对接和自控交会对接的过程在远距离时基本相同。追踪航天器与目标航天器相距1万公里到100公里时，是地面导引阶段。在相距100公里到100米时，是自控寻的阶段，追踪飞行器和目标飞行器通过测量设备相互“捕获”。两个航天器相距100米至1米时，则进入了最终的逼近阶段，速度要控制在每秒3米到1米，此时，人的手控动作开始，进入手控交会对接。
在这个过程中，航天员要通过显示屏和测量设备及时掌握两个飞行器之间的姿态和相对速度，通过控制手柄不断修正，使两个航天器逐渐逼近，通过观察显示屏上的十字靶标对准，以及摄像机、标志灯等设备查看是否对准，直到对接完成，最终对接合拢的速度是每秒0.2米。在这个关键的过程中，允许有一定误差，也就是两个航天器的相互错位，但不能超过18厘米，去年神舟八号和天宫一号自控对接的误差只有两三厘米。



从操作程序上看，会有人感觉控制交会对接像开车一样简单，其实不然。
太空环境下的失重对航天员造成困扰，就像晕车时开车一样，肯定不是件容易事。庞之浩解释说，在失重情况下，虽然航天员固定在座椅上，但容易得空间运动病，就像晕车晕船一样。而且刚飞天时还容易“转向”，“杨利伟当时就有这种感觉，你自己想往前走，但觉得不是往前走，有一种大头朝下辨不清方向的感觉。要在这种有晕船、辨不清方向的状态下完成手控对接，对于航天员来说实在不轻松。”
■最坏情况
“追尾”时或遇“刹车”失灵
测量设备和对接机构是交会对接“硬件”上的两大“法宝”，而航天员在手控交会对接过程中面临的最大考验是在两者中任何一个出现故障的情况下，如何排除故障。
庞之浩说，最严重的故障发生在1997年，俄罗斯“进步”货运飞船撞上了和平号空间站光谱舱，发生了“追尾”，造成了太阳电池板损害、舱段漏气等。载人交会对接也曾发生过故障，1971年苏联发射了第一座空间站，同年发射了联盟-10载人飞船对接，由于对接机构出现故障，造成航天员无法打开舱门进入空间站，最后只能无功而返。
在交会对接过程中最怕的情况是“追尾”，如果航天器撞坏就更危险。不过，手控对接中发生“追尾”的概率非常低，就像开车一样，“司机”发现一旦要撞上，就可立即“刹车”。最坏的情况是“刹车”不灵。因此，交会对接设备都有多套应急设备保障，关键设备要备份。
本版撰文 晨报记者 韩娜

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坛论外侠

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