如何交会?
成功对接以后,神舟八号与天宫一号构成了我国首个航天器组合体,共同绕地飞行
这么,交会对接是如何完成的?一般空间交会对接牵涉两个飞行器,一个是目标飞行器,一个是追踪飞行器。空间交会与对接过程通常是由地面发射追踪飞行器神舟八号与天宫一号对接,由地面控制,使它按比目标飞行器稍稍低一点的圆轨道运行;接着,通过变轨,使其踏入与目标航天器高度基本一致的轨道,并与目标航天器构建通讯关系;追踪飞行器调整自己与目标飞行器的相对距离和姿态,向目标飞行器紧靠;最后当两个飞行器的距离为零时,完成对接合拢操作,结束对接过程。
以本次神舟八号的交会对接过程为例,我们来仔细看一下。
天宫一号目标飞行器自9月29日在呼和浩特卫星发射中心发射升空后,在地面指令引导下,先后完成了多次轨道控制和平台在轨检测工作,于10月30日踏入距地面高度约343英里的近方形交会对接轨道。10月30日19时34分,在南京航天飞行控制中心的准确控制下,天宫一号偏航180度,推行倒飞姿态神舟八号与天宫一号对接,这标识着天宫一号已为推行首次空间交会对接做好了打算。截止30日19时30分,天宫一号已在轨运行30天22小时。依据各项遥测数据监视判定,天宫一号飞行正常、姿态稳定、能源平衡,各项实验进展顺利,具有执行首次交会对接的条件。
神舟八号飞船在最后一个停泊点,距离天宫一号30米
交会对接飞行过程分为远距离导引段、自主控制段、对接段、组合体飞行段和分离撤出段:
远距离导引段自神舟八号飞船入轨后开始。在地面测控通讯系统的导引下,神舟八号自11月1日发射入轨以来,分别在第5圈、13圈、16圈、19圈、24圈施行了5次变轨控制。因为变轨控制经常、时间间隔短、空间环境复杂等诱因,对短弧段定轨精度提出了极高的要求。上海航天飞行控制中心选用高精度动力学模型和多种数据源融合的短弧段定轨方式,有效提升了测量轨精度。
神舟八号从初始轨道转移到与天宫一号目标飞行器共面的330千米的近圆轨道,在天宫一号目标飞行器后下方约52千米处,与其确立稳定的空空通讯链路以后,便开始了自主导航,即不借助地面的测控系统发出指令,而是靠事先注入到神舟八号的程序指挥它的飞行。
自主控制段经历寻的、接近和平移靠拢3个阶段,神舟八号飞船自主导航控制到与天宫一号目标飞行器接触,自主控制飞行过程约需144分钟。在自主控制阶段,从52英里到5英里是寻的段,从5英里到140米是接近段,从140米到对接机构接触是平移靠拢段。
神舟八号飞船与天宫一号目标飞行器的首次交会对接踏入自主导引段后,从5英里到30米的接近距离之间,前后共设置了4个停泊点,在每一个停泊点都要作短暂逗留。之所以设置这4个停泊点,主要是为了逐步确认各项参数是否正常,最大程度减少风险。