太空快递准时抵达天宫

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天州一号从天宫二号转移到交会对接的照片

资料来源:新华社

制图:李子悦，大超

4月22日12时23分，天舟一号货运飞船和天宫二号空实验室在距地面393公里的Tai/きだよ 0号轨道上成功完成了自动交会对接，并在不久的将来在轨道上添加了推进剂。

这是天宫二号自2016年9月15日发射进入轨道以来首次与货运飞船交会对接，也是中国第一艘货运飞船首次“交付”和“停泊”到“空之家”。

在耀眼的阳光下交会对接，测试“全天”作战能力

天州一号进入空台的轨道后，每天需要十五到六个昼夜。当进入阳光区时，温度可攀升至150摄氏度以上，而当进入阴影区时，温度迅速下降至零下130摄氏度以上。

然而，温度并不是影响交会对接的最大考验。中国航天科技五院天竺一号总设计师白表示，天竺与天宫的首次交会对接将在耀眼的阳光下进行。这就需要传感器等设备在非常明亮耀眼的环境中寻找识别目标，就像人们在阳光下看天空中的物体一样，这就带来了比以前更加困难的考验，也将有效地考验我国交会对接的“全天”作战能力。

4月21日凌晨至4月22日，北京航天控制中心科技人员对天舟一号进行了5次远程制导控制，为顺利交会对接开了一个好头。

"天州转向自主控制！"在科技人员的精确控制下，天舟一号于22日10时02分转为自主控制，在天宫二号后面52公里处，通过自主引导和控制逐渐接近天宫二号。

大约一个小时后，在归航段的四次变轨后，货运飞船成功地进入了5公里的系泊点。在这里，飞船应该稍作停顿来判断综合状态，从而决定是否适合继续交会对接。

几分钟后，天州又慢慢移向天宫。从5公里的着陆点到400米的着陆点，飞船行走了40多分钟，其间需要执行飞行控制科技人员预先注入的一系列指令，包括帆板搜索捕捉太阳和对接机构的发射。

400米，120米，30米...“天州转到底！”"对接机构捕获！"货船和天宫二号之间的对接装置就像两对有力的手一样握在一起。随后，对接机构成功拉回并锁定，两架飞机建立刚性连接，形成一个组件。

22日12时23分，“泰空快车”准时到达天宫二号空实验室。

浩瀚的天空中空“穿针引线”，飞船“眼睛”再次受到考验

据航天专家介绍，天舟一号的交会对接能力与神舟飞船相比有了质的飞跃，具有360度相位差的交会对接能力。这一次，天舟一号和天宫二号可以在飞行轨道的任意相位差下实现完美对接。天舟一号上增加了一个新的星敏感器，它将确保货船在交会对接时的姿态更加精确。

然而，这毕竟是货船的第一次“服务”。中国航天科技股份有限公司第五研究院技术专家刘宗宇说，由于这艘货船的发动机数量和推力与神舟飞船不同，这次交会对接实际上是对现有技术的又一次验证。

在整个交会对接过程中，天舟一号需要掌握天宫二号的距离、速度等数据，然后调整姿态，慢慢靠近，直至成功对接。在以前的交会对接任务中使用的交会对接测量传感器，如微波雷达、激光雷达和光学成像传感器，在广阔的大空.再次被测试为货船“穿针引线”的“眼睛”

微波雷达负责中长距离的精确探测，开机后准确捕捉目标，实现对接段的高精度测量和稳定跟踪，完成任务，并将指挥棒交给下一阶段的导航“玩家”。中国航天科技研究院第25研究所微波雷达总工程师孙武介绍说，在这次交会对接中，天舟一号微波雷达与第一代功勋雷达相比，进行了一系列优化设计，体积和重量减轻了一半，功耗降低了三分之一。与天宫二号一同在轨飞行的微波转发器也是第二代新开发产品，体积和重量减少到原来的一半，功耗减少到原来的60%，比第一代产品更容易使用，更可靠。

在交会对接接近和关闭阶段，激光雷达必须快速准确地完成天宫二号目标飞行器的搜索、捕获和跟踪测量。“在对接过程中，两架飞机的飞行速度是每秒7.9公里。要以这样的速度完成飞行对接和快速交会对接，就要求激光雷达始终保持较宽的视角和较高的测量跟踪精度。”中国电子激光雷达总工程师曲恒国说。

从150米外的天州一号和天宫二号到精确连接，光学成像传感器就像一只“眼睛”，使两架高速飞机更快、更可靠地对接在一起。“导航和定位激光信息源是光学成像传感器的关键组成部分。它能在黑暗中发射激光，在黑暗中找到目标并传递信息；在阳光直射的情况下，它还可以发射比阳光更亮的双波长激光，以确保“眼睛”不受伤害并找到目标。”中国电子科技集团公司高级工程师刘志强说。

对接机构版本2.0的精度加倍，以实现“重量级”航天器的偏心对接

“如果神舟八号载人飞船的对接机构被称为第一代对接机构，那么天舟一号货运飞船的对接机构就可以被称为第二代产品，而这是第二代的第一次飞行。”中国航天科技集团公司载人航天系统和空实验室系统副总设计师张冯冲说。

天州一号和天宫二号的成功对接以及后续推进剂的补充都离不开载人航天的关键技术——对接机制。在这次交会对接中，对接机构不仅实现了对接功能，还首次实现了在轨推进剂的补充，因此研究人员推出了对接机构2.0版。

中国航天科技八院对接机构总设计师邱华勇表示，对接机构不直接参与空推进剂补给任务，但为补给任务提供了平台和初始条件。在轨推进剂补给主要通过安装在对接机构上的四个推进剂补给液路的浮动隔离开关来实现。这意味着加油管道和油枪都安装在第二代对接机构产品上。油枪能否准确插入注油器取决于对接的初始精度。天州一号要想成功地为天宫二号提供推进剂，两个对接机构必须对接紧密，这就要求空.之间的交会对接精度非常高这种交会对接空之间的液体推进剂补充技术要求精度加倍。

10吨以上的天舟一号和8吨以上的天宫二号实现了“重量级”大吨位飞船的偏心对接，不同于以往8吨的神舟飞船和天宫飞船对接，难度更大。在未来的空空间站建设阶段，从8吨到180吨的各种航天器应该以各种方式对接。大型航天器的交会对接将产生巨大的对接能量，这对对接机构的缓冲耗能能力提出了很高的要求，这也是空站建设中必须突破的技术。这种对接机制2.0版已经在实战中测试过了。

人民日报(2017年4月23日04版)

来源：搜狐微门户