“天神之吻”今天凌晨上演 太空對表3000年不差1秒
2016-10-19 09:10:27
來源：北京晨報
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北京晨報記者從北京航天飛行控制中心了解到，神舟十一號飛船今天凌晨與天宮二號在我國上空實(shí)施自動交會對接，兩名航天員進(jìn)駐天宮二號，開展空間科學(xué)實(shí)驗(yàn)。為了這次太空之吻，天宮二號已經(jīng)做好了姿態(tài)調(diào)整的準(zhǔn)備，一邊忙著自己的飛行，一邊等待著來自地球的伙伴。神舟十一號也進(jìn)行了5次變軌，追趕天宮。
天宮二號“倒轉(zhuǎn)飛”準(zhǔn)備對接
在此之前，天宮二號完成了一次倒轉(zhuǎn)飛的姿態(tài)調(diào)整，保持著對接姿態(tài)。飛控人員對天宮二號內(nèi)部的艙壓、艙溫和有害氣體都進(jìn)行了檢測。天宮二號這個航天員的太空新家環(huán)境一切正常，能夠保證航天員在進(jìn)入之后有一個正常的工作環(huán)境。
飛船跑“內(nèi)圈”追趕5次變軌
不少人曾通過電視直播看過天宮一號和神舟飛船的太空牽手，很多人贊嘆，曾相距萬里的兩個8噸重的大家伙，居然就能在天上對上。要完成太空牽手，第一步就是要讓兩個航天器相遇，“交會對接”任務(wù)中的“交會”指的就是這個動作。
讓兩個航天器在太空中相遇，這是個環(huán)環(huán)相扣、分毫不差的精細(xì)活。第一步，火箭送神舟就要送得準(zhǔn)，為了能夠讓神舟飛船正好進(jìn)入天宮的軌道面，火箭的發(fā)射時間就必須一秒不多，一秒不少，這也就是通常所說的零窗口發(fā)射。
接下來，地面測控站接過了引導(dǎo)兩個航天器的接力棒，操控著兩個航天器逐步靠近，直至雙方可以互相看見對方。
神舟十一號飛船需要進(jìn)行5次變軌后，到達(dá)距離地球表面393公里的軌道運(yùn)行。393公里，這比之前神舟飛船運(yùn)行的軌道高了50公里。人們或許會好奇，為什么飛船不能直接飛到393公里的軌道呢？
航天科技集團(tuán)五院神舟十一號飛船副總設(shè)計師馬曉兵說，如果飛船神舟十一號直接跟天宮二號的軌道高度相同，實(shí)際上它們倆跑的步伐或者步頻是一樣的，就永遠(yuǎn)追不上它。
所以，飛船必須得走一條螺旋式的曲線，一點(diǎn)點(diǎn)的接近天宮二號所在軌道，這樣才能夠保證最后能夠找得到天宮二號。
馬曉兵介紹說，這個過程就相當(dāng)于飛船在低軌道的時候，跑圈快一點(diǎn)，可以離天宮再近一點(diǎn)。之后神舟十一號和外圈之間平行形成夾角，再慢慢靠近。再把神舟十一號往上調(diào)一個格，像這樣一點(diǎn)點(diǎn)調(diào)整，最終兩個到達(dá)相同的高度，對接上去就可以了。
飛船和天宮配備“夜光眼”
據(jù)了解，兩個航天器在完成這個太空之吻的時候，速度比子彈速度還要快8倍。精準(zhǔn)無誤地找到對方，并不是件容易事。
在黑暗的太空，“神十一”要想追上天宮二號，必須隨時掌握蹤跡。科研人員在他們身上分別裝了雷達(dá)和光學(xué)成像敏感器，有了它們，再黑也能找得到彼此。
當(dāng)兩個航天器相距100至50公里時，微波雷達(dá)就成了兩個航天器相識的信使。
到了兩個航天器相距20公里時，激光雷達(dá)接過了牽線的接力棒，讓兩個航天器繼續(xù)深度接觸。“神十一”飛船上的激光雷達(dá)系統(tǒng)發(fā)出激光束，激光束照射到天宮二號上后返回信號，激光雷達(dá)系統(tǒng)再根據(jù)接收到的返回信號計算分析。
除了把握好方向、距離、速度外，姿態(tài)也至關(guān)重要。比如兩個人走過來握手，不僅僅是走到一塊兒，還得面對面，否則一個人斜著，另一個人肯定夠不到手。到了一兩百米內(nèi)，一般通過光學(xué)敏感器進(jìn)行測量，不光包括位置和速度，還可以把相對姿態(tài)測出來。
天宮二號和“神十一”交會任務(wù)中還增加了飛船繞飛試驗(yàn)。飛船繞飛時，需要躲避太陽帆板、分支艙段和各種天線等突出物，避免碰撞、刮蹭等可能發(fā)生的事故。這時，激光雷達(dá)“智慧眼”又可發(fā)揮作用，它可以時刻監(jiān)視周圍的復(fù)雜環(huán)境，測量相對位置關(guān)系，提供大視場范圍的精確測量數(shù)據(jù)，引導(dǎo)飛船控制和保障與突出物體有足夠的安全距離。
太空對表3000年不差1秒
在太空中找到對方后，太空之吻也不可有分毫誤差。一套幾乎毫秒不差的“時統(tǒng)設(shè)備”派上了用場。在發(fā)射中心、航天飛控中心、中繼衛(wèi)星控管中心、衛(wèi)星測控中心及各測控站、測量船上的“時統(tǒng)設(shè)備”就起到“對表”的作用，為整個航天系統(tǒng)中各種設(shè)備提供標(biāo)準(zhǔn)時間信號和標(biāo)準(zhǔn)頻率信號，使分散在各地的設(shè)備在統(tǒng)一的時間基準(zhǔn)下同步工作，3000年誤差不超過1秒。
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