神舟十六號飛船首次實現與空間站“T”字構型徑向交會對接

2023-05-30 17:53

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中新網酒泉5月30日電 （記者 馬帥莎 張一 李誌宇 薛英民）5月30日，神舟十六號載人飛船成功發射並停靠中國空間站徑向對接口。這是中國空間站應用與發展階段首艘載人飛船的交會對接任務，也是空間站三艙“T”字構型下實施的首次徑向交會對接任務。

北京時間5月30日9時31分，搭載神舟十六號載人飛船的長征二號F遙十六運載火箭在酒泉衛星發射中心點火發射，約10分鍾後，神舟十六號載人飛船與火箭成功分離，進入預定軌道，航天員乘組狀態良好，發射取得圓滿成功。汪江波 攝

神舟十六號載人飛船是中國空間站應用與發展新階段的首發載人飛船，也是中國開展的第11次載人航天飛行任務。作為航天員實現天地往返的“生命之舟”，神舟系列載人飛船由軌道艙、返回艙和推進艙構成，是中國可靠性、安全性要求最嚴苛的航天器。相較於神舟十三號和神舟十四號載人飛船實施的徑向交會對接，神舟十六號飛船的交會對接任務有著不一樣的難度。

組合體質量更大

隨著問天實驗艙、夢天實驗艙以及神舟載人飛船、天舟貨運飛船等更多艙段和飛船的加入，空間站組合體的尺寸、質量、慣量以及重心位置等影響姿態控製的核心要素與天和核心艙單艙相比變化較大，部分參數甚至存在跨數量級的增長。

此前神舟十四號載人飛船徑向停靠空間站，飛船的對接目標為47噸級，此次神舟十六號載人飛船將首次在空間站有人駐留情況下，與90噸級的空間站組合體進行徑向對接。

飛船交會對接特別是近距離對接時採用的是相對姿態位置控製方法，空間站運動特性的變化將直接影響飛船的交會對接控製過程。雖然神舟十五號載人飛船已經成功完成空間站“T”字構型的交會對接任務，但其對接的位置為空間站前向對接口，由於空間站在不同方向上運動特性有所區別，神舟十六號載人飛船進行的徑向對接需要GNC（製導導航與控製）系統依靠自身的能力克服上述變化帶來的影響。

組合體尺寸更大

神舟十六號載人飛船在進行徑向交會對接任務時，將沿著天和核心艙下方的徑向對接口逐漸靠近空間站組合體，從飛船的視角看，天和核心艙、問天實驗艙、夢天實驗艙、天舟六號貨運飛船以及神舟十五號載人飛船均會出現在神舟十六號飛船的視野中。

這對於神舟十六號飛船上需要以宇宙背景或太陽作為觀測目標的測量敏感器來說，將產生視線上的遮擋，且隨著神舟十六號飛船和組合體的距離逐漸逼近，遮擋會越來越多，這就需要依靠GNC系統配備的敏感器自身的抗干擾或目標特性識別能力加以區分和屏蔽，或採用不同測量方位、測量體制的備份測量敏感器來保證持續、準確的測量能力。

羽流影響更複雜

空間站組合體尺寸的增大還使得飛船和空間站組合體的發動機工作時，羽流間的相互影響比以往的發射和對接任務更加複雜。飛船在近距離交會過程中需要頻繁啟動發動機進行相對姿態和位置的調整，這將對懸浮在太空中的空間站姿態產生影響，由於組合體艙段的增加，使得神舟十六號任務中的上述特性更為複雜。

同樣，空間站的噴氣控製也會影響飛船自身的控製。對於這一問題，需要GNC系統在發動機分組使用和控製方法上優化，並通過地面的仿真計算加以驗證，確保交會對接過程在諸多影響下仍能確保任務成功。

針對神舟十六號徑向交會對接任務過程中羽流影響和敏感器視場遮擋影響等，航天科技集團五院502所還進行了專項分析和仿真複核，並對神舟十六號GNC分系統進行針對性優化和針對性設計，確保影響均在分系統可控範圍之內。