天舟五號(hào)：這位太空“快遞小哥”過(guò)硬“送貨”本領(lǐng)如何練就

原標(biāo)題：僅用兩小時(shí)，創(chuàng)造了世界航天史交會(huì)歷時(shí)最短的新紀(jì)錄

天舟五號(hào)：這位太空“快遞小哥”過(guò)硬“送貨”本領(lǐng)如何練就

11月12日，天舟五號(hào)貨運(yùn)飛船成功抵達(dá)空間站，成為我國(guó)空間站“T”字基本構(gòu)型組裝完成后的首艘來(lái)訪飛船。在這次任務(wù)中，中國(guó)航天科技集團(tuán)有限公司八院承擔(dān)了天舟五號(hào)貨運(yùn)飛船對(duì)接機(jī)構(gòu)分系統(tǒng)、電源分系統(tǒng)、推進(jìn)艙結(jié)構(gòu)與總裝、測(cè)控通信子系統(tǒng)、總體電路分系統(tǒng)推進(jìn)艙電纜網(wǎng)的研制工作。在航天人精心培育下，這位太空“快遞小哥”練就了一身硬核本領(lǐng)。

2小時(shí)快速交會(huì)對(duì)接

創(chuàng)世界航天史最短紀(jì)錄

11月12日10時(shí)03分，天舟五號(hào)貨運(yùn)飛船乘坐長(zhǎng)征七號(hào)遙六運(yùn)載火箭，從文昌發(fā)射場(chǎng)奔赴太空，12時(shí)10分，與在軌運(yùn)行的空間站組合體成功進(jìn)行自主快速交會(huì)對(duì)接，時(shí)間僅用2小時(shí)，創(chuàng)造了世界航天史交會(huì)對(duì)接歷時(shí)最短的新紀(jì)錄。

至此，八院研制生產(chǎn)的對(duì)接機(jī)構(gòu)已在軌進(jìn)行了25次完美對(duì)接。隨著空間站構(gòu)型的不斷改變，空間站組合體的體量不斷變化，從一字構(gòu)型、L構(gòu)型、到T構(gòu)型。多構(gòu)型帶來(lái)的全新?tīng)顟B(tài)，使對(duì)接機(jī)構(gòu)面臨全新考驗(yàn)。

據(jù)介紹，此次天舟五號(hào)的對(duì)接目標(biāo)達(dá)到80噸量級(jí)，是空間站建造以來(lái)對(duì)接機(jī)構(gòu)迎來(lái)的最大噸位。

為了保證天舟五號(hào)與空間站成功對(duì)接，研制人員在地面上開(kāi)展了數(shù)十次與80噸對(duì)接目標(biāo)的捕獲緩沖試驗(yàn)，驗(yàn)證了對(duì)接機(jī)構(gòu)產(chǎn)品的可靠性，確保對(duì)得準(zhǔn)、鎖得緊。

此次對(duì)接，還是空間站首次在有航天員駐留的情況下，進(jìn)行貨運(yùn)飛船的交會(huì)對(duì)接。也就是說(shuō)，從地面“發(fā)貨”到航天員“親自簽收”僅需要2個(gè)小時(shí)，這為我國(guó)后續(xù)實(shí)施更快速的載人交會(huì)對(duì)接，進(jìn)行了技術(shù)驗(yàn)證，鞏固我國(guó)在交會(huì)對(duì)接領(lǐng)域的先進(jìn)地位。

測(cè)控與通信分系統(tǒng)“耳聰目明”

確保天地實(shí)時(shí)聯(lián)系

從指引天舟五號(hào)飛行至預(yù)定地點(diǎn)、再到與空間站組合體交會(huì)對(duì)接，離不開(kāi)中國(guó)航天科技集團(tuán)有限公司八院電子所承研的測(cè)控與通信分系統(tǒng)設(shè)備。

在距離地面大約400公里高空，天舟五號(hào)在測(cè)控通信產(chǎn)品的指引下，穩(wěn)步接近空間站目的地。應(yīng)答機(jī)是天地通信的核心單機(jī)。飛船升空后，與地面建立通信鏈路，全靠應(yīng)答機(jī)“牽線搭橋”。在電視直播中，人們經(jīng)常聽(tīng)見(jiàn)的“發(fā)現(xiàn)目標(biāo)”“雙向捕獲完成”，就是飛船上的應(yīng)答機(jī)與經(jīng)過(guò)的地面站建立了聯(lián)系。

八院電子所的應(yīng)答機(jī)團(tuán)隊(duì)從神舟一號(hào)開(kāi)始，便始終伴隨著載人航天工程的發(fā)展和進(jìn)步。從最初為載人飛船配套，到現(xiàn)在為載人飛船、貨運(yùn)飛船、空間站三艙，全面進(jìn)行了配套。

如果說(shuō)，應(yīng)答機(jī)就像一輛往來(lái)天地的“專(zhuān)列”，把飛船的遙控、遙測(cè)、話音等重要信息統(tǒng)一進(jìn)行天地間的“擺渡”，空空通信就是空間站組合體和所有飛船交會(huì)對(duì)接的“聯(lián)絡(luò)員”。

該設(shè)備由天線、空空通信機(jī)和接口等多臺(tái)產(chǎn)品組成，成對(duì)地配置在兩艘需要對(duì)接的飛行器上，承擔(dān)交會(huì)對(duì)接段以及撤離段航天器間的雙向數(shù)據(jù)傳輸任務(wù)，負(fù)責(zé)傳送指令、姿態(tài)及定位數(shù)據(jù)等重要信息，實(shí)時(shí)完成兩個(gè)航天器相對(duì)位置和速度信息的傳遞。

從貨運(yùn)飛船與空間站相距近一百公里時(shí)，便可建立通信，到最終交會(huì)對(duì)接完成，空空通信設(shè)備的作用，就是讓兩個(gè)航天器到達(dá)同一“約會(huì)”地點(diǎn)。

在交會(huì)對(duì)接過(guò)程中，安裝在天舟五號(hào)貨運(yùn)飛船上的交會(huì)對(duì)接攝像機(jī)，把從貨運(yùn)飛船視角“看見(jiàn)”的空間站從遠(yuǎn)至近，直至對(duì)接機(jī)構(gòu)鎖定的過(guò)程，完整細(xì)致地展現(xiàn)給全世界。

為保證電源供給穩(wěn)定可靠

制定了40項(xiàng)預(yù)案

天舟五號(hào)貨運(yùn)飛船入軌后，首次在2小時(shí)內(nèi)實(shí)現(xiàn)與空間站交會(huì)對(duì)接。為適應(yīng)這一新流程，確保貨運(yùn)飛船在快速交會(huì)對(duì)接過(guò)程中的能量供需平衡，八院電源分系統(tǒng)研制團(tuán)隊(duì)針對(duì)能量平衡、帆板動(dòng)作安全等問(wèn)題，開(kāi)展詳細(xì)分析，進(jìn)行了40項(xiàng)風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別，制定了40項(xiàng)預(yù)案。

在2小時(shí)交會(huì)對(duì)接時(shí)間內(nèi)，太陽(yáng)帆板無(wú)法跟蹤太陽(yáng)，大部分電量需要由鋰離子蓄電池來(lái)提供。在天舟五號(hào)貨運(yùn)飛船發(fā)射前1小時(shí)，鋰離子蓄電池就開(kāi)始承擔(dān)起供電職責(zé)。從飛船發(fā)射、飛行、入軌，在太陽(yáng)帆板展開(kāi)前，都是由其進(jìn)行供電。

在2小時(shí)快速交會(huì)對(duì)接期間，鋰離子蓄電池的放電深度更將達(dá)到之前的2到3倍。研制人員通過(guò)開(kāi)展電源分系統(tǒng)深度放電聯(lián)試、單體電池深度放電等多個(gè)試驗(yàn)，確保了快速交會(huì)對(duì)接過(guò)程中整船的穩(wěn)定供電。

11月3日，空間站夢(mèng)天實(shí)驗(yàn)艙順利完成轉(zhuǎn)位，中國(guó)空間站“T”字基本構(gòu)型在軌組裝完成。三艙龐大的柔性太陽(yáng)翼在太空鯤鵬展翅，迎光翱翔，讓中國(guó)空間站實(shí)現(xiàn)了“能源自由”，但也給位于后向?qū)涌诘奶熘畚逄?hào)帶來(lái)了遮擋。

由于光照條件變化頻繁，太陽(yáng)帆板將經(jīng)歷復(fù)雜的遮擋情況，直接影響到了整船能源供給。屆時(shí)，貨運(yùn)飛船電源將展現(xiàn)靈活的適應(yīng)能力，本著“盡量不給他人添麻煩”原則，鋰離子蓄電池充分發(fā)揮最大能動(dòng)性，承擔(dān)起更多的供電責(zé)任。

但當(dāng)太陽(yáng)入射角增大時(shí)，貨運(yùn)飛船太陽(yáng)帆板將受到更嚴(yán)重的遮擋。在其無(wú)法以一己之力維護(hù)整船正常用電時(shí)，貨運(yùn)飛船就會(huì)向強(qiáng)大的空間站尋求支援。

這就意味著，它在整個(gè)空間站家族“供電大聯(lián)盟”中的身份將發(fā)生變化：從之前向空間站并網(wǎng)供電的“供電方”，變成接受空間站供電的“用電方”，這充分體現(xiàn)了我國(guó)空間站電源的智能化管理。（記者張建松）