2021年5月30日5時(shí)01分，天舟二號(hào)貨運(yùn)飛船與天和核心艙完成自主快速交會(huì)對(duì)接，全程歷時(shí)約8小時(shí)，“萬(wàn)里穿針”技術(shù)再現(xiàn)太空。
空間交會(huì)對(duì)接是載人航天活動(dòng)的三大基本技術(shù)之一，是實(shí)現(xiàn)空間站和空間運(yùn)輸系統(tǒng)的裝配、回收、補(bǔ)給、維修、航天員交換及營(yíng)救等在軌服務(wù)的先決條件，復(fù)雜度高、精準(zhǔn)度高、自主性要求高、安全性要求高。
那么，在太空中如何實(shí)現(xiàn)“萬(wàn)里穿針”呢？讓我們一起聽聽航天技術(shù)專家怎么說。
全相位+全自主
天舟二號(hào)與核心艙的此次交會(huì)對(duì)接是我國(guó)在軌進(jìn)行的第二次快速交會(huì)對(duì)接。與2017年天舟一號(hào)與天宮二號(hào)的交會(huì)對(duì)接相比，此次又實(shí)現(xiàn)了新的技術(shù)升級(jí)。
據(jù)航天科技集團(tuán)五院502所科技委主任解永春介紹，相較于天舟一號(hào)，天舟二號(hào)增加了“全相位全自主交會(huì)對(duì)接方案”。其中，“全相位”就是無(wú)論目標(biāo)飛行器在入軌時(shí)和空間站的相對(duì)位置有1/4圈、半圈或整圈，“天舟”都可以以最快速度或在規(guī)定時(shí)間點(diǎn)實(shí)現(xiàn)對(duì)接，而不用專門根據(jù)空間站的位置來選擇飛船發(fā)射時(shí)間，真正實(shí)現(xiàn)了全天候發(fā)射；“全自主”就是從飛船入軌到交會(huì)對(duì)接成功，全程不需要人工干預(yù)，船上控制器自主規(guī)劃完成。
“天舟一號(hào)在遠(yuǎn)距離段需要人工輔助把飛船引導(dǎo)到距離天宮二號(hào)一定的位置，然后由飛船自主完成近距離交會(huì)對(duì)接。天舟二號(hào)則增加了遠(yuǎn)距離自主導(dǎo)引，飛船可以利用北斗導(dǎo)航的位置信息來實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離全自主的導(dǎo)航計(jì)算及其制導(dǎo)與控制。也就是說，以后天舟飛船造訪空間站，人只負(fù)責(zé)監(jiān)視，整個(gè)交會(huì)和對(duì)接過程完全自主完成�！苯庥来航忉尅�
自控、手控兩相宜
在航天專家看來，手控交會(huì)對(duì)接和自動(dòng)交會(huì)對(duì)接是空間交會(huì)對(duì)接系統(tǒng)的左右手，互為備份，是系統(tǒng)可靠性的重要保障。因此，神舟載人飛船從研制之初就按照不同的邏輯分別為兩套系統(tǒng)設(shè)計(jì)了相對(duì)獨(dú)立的系統(tǒng)。
天舟二號(hào)雖是貨運(yùn)飛船，但也裝備了手控系統(tǒng)。在貨運(yùn)飛船與空間站交會(huì)對(duì)接的最后平移靠攏段，手控是重要的控制手段之一，具備支持空間站內(nèi)航天員進(jìn)行手控遙操作實(shí)現(xiàn)前向或后向交會(huì)對(duì)接或撤退撤離的能力�！耙坏┳詣�(dòng)交會(huì)對(duì)接模式故障時(shí)，控制系統(tǒng)可以轉(zhuǎn)為手控遙操作模式，空間站上的航天員可以用遙控的方式‘駕駛’飛船，實(shí)現(xiàn)貨運(yùn)飛船規(guī)避空間站或安全、準(zhǔn)確地與空間站對(duì)接�！苯庥来赫f。
據(jù)悉，為保證系統(tǒng)整體可靠性，天舟的自控與手控系統(tǒng)間通過設(shè)計(jì)不同的信息接口實(shí)現(xiàn)了相互故障隔離，但必要時(shí)又可以實(shí)現(xiàn)可靠的模式切換——即在自控模式下，通過地面注入指令或航天員手控指令，可以迅速轉(zhuǎn)入手控遙操作模式；同樣，在手控遙操作過程中，也可以通過地面注入指令或航天員手控指令轉(zhuǎn)入自控模式。
三十年磨一劍
為了早日建成中國(guó)人自己的空間站，在載人航天工程立項(xiàng)前，航天科技集團(tuán)五院502所的科研人員就瞄準(zhǔn)空間站建設(shè)必需的交會(huì)對(duì)接技術(shù)開始了攻關(guān)。至2011年11月，神舟八號(hào)已經(jīng)成功完成與天宮一號(hào)的兩次自動(dòng)交會(huì)對(duì)接。2012年6月，神舟九號(hào)在航天員劉旺的操控下與天宮一號(hào)成功實(shí)現(xiàn)手控交會(huì)對(duì)接，標(biāo)志著我國(guó)突破了相對(duì)導(dǎo)航、制導(dǎo)、控制和交會(huì)對(duì)接相對(duì)測(cè)量敏感器等一系列關(guān)鍵技術(shù)，成為世界上第三個(gè)獨(dú)立掌握交會(huì)對(duì)接的國(guó)家。2016年，作為交會(huì)對(duì)接的一項(xiàng)必要相關(guān)技術(shù)，我國(guó)在神舟十號(hào)任務(wù)中驗(yàn)證了繞飛技術(shù)。2017年，天舟一號(hào)和天宮二號(hào)快速交會(huì)對(duì)接在軌試驗(yàn)圓滿成功，使我國(guó)成為世界上第三個(gè)掌握近地快速交會(huì)對(duì)接的國(guó)家�！按撕�，研發(fā)團(tuán)隊(duì)在自主性、可靠性等多方面對(duì)交會(huì)對(duì)接技術(shù)進(jìn)行了完善，至此次貨運(yùn)飛船與空間站核心艙實(shí)現(xiàn)自主快速交會(huì)對(duì)接，502所三代研發(fā)人員已經(jīng)前赴后繼奮斗了近30年�！苯庥来罕硎�。
隨著天舟二號(hào)與天和的首次太空牽手成功，中國(guó)的空間交會(huì)對(duì)接技術(shù)迎來了新的歷史階段。行而不輟，未來可期。在支撐空間站建設(shè)之余，中國(guó)的交會(huì)對(duì)接技術(shù)必將在航天強(qiáng)國(guó)建設(shè)征程中發(fā)揮更大作用。
