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神九天宫手控对接将由航天员刘旺进行

http://www.sina.com.cn  2012年06月19日05:44  东南快报

  昨日14时许,在完成捕获、缓冲、拉近和锁紧程序后,神舟九号与天宫一号紧紧相牵,中国首次载人交会对接取得成功。对接完成,两飞行器形成稳定运行的组合体。

  与“神八”不同,“神九”任务的两次交会对接,整个过程全部都将在阳光直接照射的环境下进行,难度比“神八”大得多,对接设备将接受严峻考验。

  万里追寻

  【镜头】11时47分,已经在轨运行了26圈的神舟九号飞船平稳飞抵天宫一号身后,二者相距约52公里。此前的30多个小时内,飞船在地面的监视与控制下展开了太阳帆板和中继天线,实施了4次远距离导引控制,进行了在轨测试,随后踏上自动控制的追寻之路。

  而它所追寻的目标——天宫一号,已正常在轨运行262天,绕地球飞行了4134圈。

  4次自我修正后,神舟九号飞船进入5公里停泊点。

  大屏幕上,神舟九号向天宫一号缓缓靠近,划出一条红色的飞行轨迹。此时,返回舱内,身着白色航天服的3名航天员密切监视着飞行器的状态。

  景海鹏向飞船发出手控指令:对飞船上的手动控制设备加电,设置交会对接状态。

  在进行手控交会对接之前,飞船与天宫首先实施自动交会对接。

  与7个月前的对接不同,这一次,飞船手动控制系统首次加电,为自动对接提供备份。一旦自动交会对接过程中出现异常情况,航天员将实施手动对接或撤离。

  大屏幕显示着从天宫一号摄像头传回的画面。飞船与天宫沐浴在灿烂的阳光下,实时捕捉的画面十分清晰。但是,阳照区对测量设备的可靠性要求更高,对地面控制的及时性和应急能力也是一种严峻考验。

  5公里、400米、140米、30米……

  太空中的两位舞者在曼妙的舞动中逐渐接近,每一次短暂的停驻,都是为了确认情况、判断状态以保证平安会面。

  【解读】飞船系统总指挥何宇:天宫一号与神舟九号的对接机构,是中国目前为止最复杂的空间机构,难度大,可靠性要求高。在“神八”飞行成功验证之后,“神九”和天宫一号将进一步对自动交会技术进行验证,以保证产品的可靠性和技术的成熟性。

  牵手太空

  【镜头】30米,在茫茫太空中是如此微乎其微的一段路程;对于飞控中心大屏幕前屏息的工作人员来说,这段路紧张而漫长。

  黄蓝亮色的信号在飞船与天宫之间闪烁,像天幕中的星星。

  图像切入飞船内。坐在最中间的刘旺全神贯注,表情严肃。自动交会对接并不意味着航天员可以轻松“观战”,他们要实时监视飞船仪表显示的情况,时刻准备在紧急情况下启动手控对接方案。

  刘洋左手握着飞行手册,右手捧着黑色的摄像机,镜头对着前方——她将用影像记录着毕生难忘的一刻。

  14时07分,飞跃最后的30米,在太空中独自等待了215天的天宫一号终于迎来了神舟九号,对接环轻轻触碰。

  飞船启动主动对接钩,牢牢锁住天宫一号上的被动对接钩,上千个齿轮和轴承同步动作,对接面上6组12把对接锁紧紧扣在了一起。

  这时,3把捕获锁打开并内翻到原始位置,在天宫与神舟之间留出了直径80多厘米的连接通道:几个小时后,航天员将通过这条“小路”,首次进入天宫。

  刘旺用手杖触碰操纵面板,发送手控指令:关闭神舟九号交会对接相关设备。

  “对接机构锁紧完成!”14时14分,当扩音器里传来地面监控数据的确认报告,北京飞控中心指控大厅内响起了热烈的掌声。

  【解读】北京航天飞行控制中心副主任麻永平:神舟九号与天宫一号的自动交会对接同神八与天宫的交会对接有不同之处。首先,飞船手动控制系统首次加电,为自动交会对接提供重要备份手段;其次,从飞船到达400米停泊点到对接接触,全过程在阳照区内进行,进一步考核光学测量设备在光照条件下测量精度和抗光干扰能力;第三,航天员首次进入天宫一号驻留,并开展空间科学应用与试验。

  揭秘

  对接如何做到“天衣无缝”?

  “T型”密封圈是关键点

  当神九与天宫完美对接的那一刻,上海航天技术研究院805所报告厅里的欢呼声响成一片,作为对接机构的研制单位,每个人脸上都洋溢着自豪的笑容。33岁的耿海峰是对接机构副主任设计师,他向记者讲述了神九与天宫对接得“天衣无缝”的秘密——密封圈。

  “当神舟九号与天宫一号对接成功后,通道被打开,两个连接体将形成一个大的密封舱。为了保证航天员在舱内的安全,整个密封舱的密封性至关重要。如何保证百分之百的密封性,密封圈是其中的关键点。”耿海峰说。密封圈被安放在神舟九号主动对接结构的对接面凹槽里。与人们生活中常见的“O型”密封圈不同,神九对接机构上的密封圈呈“T型”,被卡在凹槽里,在空间不受力的情况下,不会自动脱落。

  在与天宫一号对接前,安装在神九对接机构上的密封圈是“裸露的”。在太空的严酷环境中,密封圈要经受住100摄氏度至零下75摄氏度的高低温考验,还要经得起各种太空辐射,这对于制作密封圈的一般材料“硅橡胶”来说,几乎是不可能的,因为硅橡胶在低温环境下有“脆变”特性。

  为了研究抗脆的特殊密封圈材料,耿海峰带领科研团队从2002年开始,前后进行了长达6年的科技攻关。2008年单件产品成功研制后,又与整机一起进行了各种验证试验,克服的困难数不胜数。本版综合新华社

  对比

  同是对接“神九”“神八”有啥不同?

  方向

  “神八”追“天宫”vs“天宫”追“神九”

  “神八”采用后向对接:飞船在后,向前追赶天宫一号,在逐渐接近的过程中实现对接;第二次对接采用飞船撤退至140米处进行对接的方案。

  “神九”进行前向对接:飞船在前,由天宫一号追赶“神九”进行对接;第二次对接采用飞船自动撤离、撤退至400米处进行前向对接的方案。

  方式

  自动vs自动+手动

  “神八”与天宫一号的对接,在飞船设备的引导下自动交会对接,而“神九”与天宫一号在进行自动交会对接的同时,还将采用人工手动控制方法进行,以验证航天员人工手动控制交会对接技术。

  实际上,航天员对飞船的手动运动控制功能从“神一”到“神八”都具备,但此前中国进行的载人航天飞行中,航天员还没有实际进行操作,这也就是说,只是坐在座舱里,还没有亲自驾驶飞船。“神九”的航天员将第一次进行手动控制飞船,并进行手控交会对接,充分体会驾驶飞船的感觉。

  环境

  阴影之下vs全程阳光直射

  由于“神八”是中国第一次进行空间交会对接,为减小空间各种光波对交会对接设备造成的干扰,设计上采用在阳照区开始自动交会对接,待对接完成时已处在阴影区。

  而“神九”的载人交会对接,则在全阳照区间进行,其难度要远比“神八”大得多。阳光照射主要会对可见光摄像机产生一定干扰,因此相比自动对接而言,手动对接受到的影响会更大,因为航天员要通过摄像机拍摄的画面,使仪表上“神九”的十字刻度线对准天宫的十字靶标和靶标地盘中心,让三者重合,经接触、捕获、缓冲校正、拉回、锁紧等技术动作,让二者合体。

  状态

  舱门未开、各成一体vs舱门打开、联成一体

  “神八”与天宫一号交会对接只是完成两个飞行器的刚性连接,连接两个航天器的舱门并没有打开,因此舱内环境并没成为真正意义上的整体。

  而“神九”航天员要进入天宫一号飞行器里,进行工作、生活和组合体载人环境的全面验证,因此“神九”航天员将打开两个航天器的舱门,“神九”将首次实现与天宫一号的空间连通,成为运行在太空中连在一起的两个大房间。

  前瞻

  手控对接将由刘旺担纲

  另据报道,中国空间技术研究院《国际太空》杂志执行主编庞之浩指出,在几天后的手控对接过程中,两个航天器速度很快,约为每小时2.8万公里,相当于赛车的一百多倍,对接时的轴向误差不能大过18厘米,稍有偏差就出问题。这项被形容为“百米穿针”的任务将由航天员刘旺进行,他和团队在地面上已经练了超过1500次。

  3名航天员游进“天宫”

  昨日17时许,中国航天员景海鹏成功开启首个空间实验室——天宫一号目标飞行器的实验舱舱门,以飘浮姿态进入天宫一号。随后航天员刘旺、女航天员刘洋也以同样姿态进入天宫一号。他们的状态良好,按地面指令一起微笑挥手致意。中国航天员首次访问在轨飞行器获得圆满成功。按计划,航天员将在天宫一号中工作生活6天左右。    开启“天门”

  【镜头】“天宫”与“神九”顺利相接连为一体,3名航天员却还不能立刻进入“天宫”。

  奔向“天宫”的第一步,是“换装”。乳白色的舱内航天服主要在飞船上升段、返回段及交会对接阶段穿着,一旦飞船座舱发生泄漏,压力突然降低,服装内就会立即充压供气,并能提供一定的温度保障和通信功能。但是,要通过直径不到一米的对接通道进入“天宫”,要先把笨重的航天服换成轻便的工作服。

  依次进入轨道舱换上蓝色工作服的3名航天员,看上去特别灵活、轻松。在穿越了飞船轨道舱与返回舱之间的舱门后,航天员面前依然还有两道门:轨道舱前舱门和天宫一号的舱门。

  与之前的航天员出舱打开侧舱门不同,这是神舟飞船第一次使用前舱门。有了它,飞船与“天宫”之间才能顺利连通。

  而在打开每一道通往天宫的舱门之前,航天员都要进行舱门检漏、舱压平衡等操作以保证安全。

  屏幕上显示着蓝色身影工作的影像,画面不时小有晃动。等待略显漫长。

  在打开最后一道门——天宫一号舱门之前,景海鹏首先从工具箱中取出“钥匙”套在舱门开门机构的“螺帽”上。

  来自“天宫”的光线照亮了屏幕,门开了。门后是一个中国人通往太空的全新世界。

  【解读】航天员中心选拔训练研究室主任吴斌:为了模拟运行260多天的天宫一号状况,地面训练中,模拟舱也关闭了260多天,以通过1:1模拟实验,让航天员掌握更多的开门技巧。与神舟七号开舱活动相比,“天宫”舱门两头都是密封舱,“天宫”与神舟之间的压力平衡,因而操作比较顺利。

  进驻“天宫”

  【镜头】像一尾灵活的蓝色小鱼,景海鹏以手撑地,“游”出了对接通道,出现在天宫一号中。

  天宫一号的首位访客看起来从容、轻松,他向摄像头挥了挥右手。

  刘旺随后出现在画面中。景海鹏轻轻拽了一下队友,把刘旺拉到了身旁。

  “对接通道正常建立,天宫一号舱门打开,航天员身体状况良好,任务正常实施!”潮水般的掌声淹没了飞控大厅。

  随后,刘洋用手助力,一点一点“漂”进轨道舱,如同一枚轻盈的羽毛。刘旺在背后轻轻推了一下,把她送到了实验舱后部。

  全新的环境、宽阔的空间,让初次进驻“天宫”的3名航天员看起来十分兴奋。因为失去重力而要固定住双脚的航天员,互相扶持着转向摄像头,长期的共同训练,让三个人的配合如同家人一般默契。

  挥手。微笑。

  在厦门测控站上方,3名航天员第一次在中国的空间实验室留下了“全家福”。

  “天宫”生活就此开始。6天后进行的手动控制交会对接,将是对他们更大的考验。

  【解读】航天员系统总指挥陈善广:入住天宫后,航天员将开展载人环境维护操作、在轨航天医学实验和更换维修性试验等工作。这对航天员是一种考验,对我国积累航天医学数据有重要意义。

  揭秘

  开启“天宫”之门有多难?

  从对接上到进入用了近3小时

  从神舟九号对接上天宫一号到航天员进入“天宫”,时间过去了近3个小时。通往“天宫”之门为什么这么难开启?

  中国航天员中心选拔训练研究室主任吴斌说,从神舟九号进入“天宫”的路上,航天员要先后打开三道门:飞船返回舱与轨道舱之间的门、轨道舱前舱门和天宫一号舱门。后两道门通过对接通道相连,在打开每一道门之前,航天员都要进行舱门检漏、舱压平衡等操作以保证安全,这个操作过程是需要较长时间的。

  记者从北京飞控中心大屏幕的实时画面上看到,在打开最后一道门——天宫一号舱门之前,景海鹏首先从工具箱中取出“钥匙”。这并不是我们常见的钥匙,而是一把三四十公分长的金属把手,相当于把一枚“螺母”套在舱门开门机构的“螺帽”上。

  虽然地面试验中航天员开门并不难,但此前科研人员们还是有过担心:天宫一号关闭了这么长时间,会不会打不开?不过,画面显示,景海鹏并没有太费劲,就打开了“天宫”之门。

  神舟七号飞行的出舱环节中,翟志刚与刘伯明在打开舱门时颇费了些周折。“那道门内外是不同的空间环境与飞船舱内环境,虽然开门前舱内已经卸压,但仍然会存在一定的压力差,所以开门比较费力。”飞船系统副总设计师朱光辰解释说。           本版综合新华社

  人物

  她

  樊贺斌    

  为航天员打造太空“新家”

  昨日,3名航天员入住太空中的“新家”。他们全新的太空生活让樊贺斌格外挂念。

  樊贺斌是中国航天科工集团公司四院红峰公司副总设计师,多个载人航天医监医保、环控生保产品的技术负责人和行政副总指挥。在神舟九号和天宫一号上,有她负责牵头研制的多个产品,包括“太空厨房”“太空空调”“太空医院”等。

  迷你“太空厨房”是一种食品加热装置。航天员将分装好的米饭和菜放入一个长、宽、高均不足30厘米,重量仅仅4.4千克的容器内,轻轻按下电源开关,再耐心地等上30分钟,一份香喷喷的餐点便冒着热气新鲜出炉。

  这套装置其实从“神五”就开始装备,但基本上没怎么用过。“之前飞船上的电源非常宝贵,我后来听说,杨利伟乘坐‘神五’时,舍不得用电源,就只用了一次,热了15分钟,米饭没有热透。”樊贺斌说,“这次‘神九’上天,有更加合适的配电方式,航天员不仅能吃上热菜、热饭,而且食物更多样,吃得更可口。”

  此次飞天,“天宫”和飞船上都安装“太空空调”——气体流量调节装置,设置了微风、大风、强风等档位,航天员可以根据个人习惯以及环境变化,手动调解适合的风速。

  但这样一个装置却曾经让樊贺斌感到很挫败。天宫一号进发射场前,樊贺斌在一天深夜突然接到紧急电话,公司为“天宫”协作配套的装置在热实验中液路截止阀泄漏!液路截止阀曾经在神舟五号、六号、七号飞船上都成功使用过,然而与天宫一号配套,运行环境发生变化,对产品的考核条件更加苛刻。

  “当时我们3个搞技术的人全傻了,时间那么紧张,马上要重新拿出方案,怎么办?”樊贺斌告诉记者,到现在都能清楚地回忆起那天夜里做了什么,航天讲究质量归零,把大量工作推倒重做,对操作力、多余物等多项指标进行检测。

  一夜的实验验证后,她和三个同事洗一把脸,马不停蹄地到北京做更严格的试验。然而结果又不合格!接着,她主动与用户沟通,与专家探讨,与设计师分析,等到产品合格,已经是第四天的早晨六点钟。

  在电视直播上,当看到航天员身着航天服膝盖上方的小盒子时,她忍不住惊喜地向同事说:“这是我们的产品!”

  此次任务,航天员还需要完成一些实验,通过医监生化检测装置,检测尿液中某项生化指标的变化,从而分析航天员的情绪变化趋势。这项装置在临发射前才测试完,并随航天员一起上了“神九”,这也是我国载人航天首次开展的相关试验。

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