一場“芭蕾秀”在離地近400公里的太空上演了，“舞者”是重達(dá)數(shù)噸的鋼鐵巨物，名字同樣如雷貫耳——中國首艘貨運飛船天舟一號。
6月19日，太空運行60天后，天舟一號再次迎來大考，它要與天宮二號空間實驗室一起，完成繞飛和第二次交會對接試驗。這場專門為飛船自動尋找空間站對接口而進(jìn)行的飛行試驗，對整個空間站建設(shè)意義重大。
“自主”起舞
9點37分，在地面決策指導(dǎo)下，天舟一號繞飛試驗開始實施。地面首先發(fā)送分離指令，天宮二號停控，對接機(jī)構(gòu)解鎖，兩大航天器分離。這是大約兩個月前，天舟一號和天舟二號完成首次交會對接后，兩大航天器的第一次分離。
天舟一號按程序逐步撤退至后向5000米，并保持約90分鐘。地面確認(rèn)航天器狀態(tài)正常后發(fā)令，天舟一號開始繞飛，從后向5000米繞飛至天宮二號前向5000米。在此期間，天舟一號完成偏航180°轉(zhuǎn)倒飛，天宮二號完成偏航180°轉(zhuǎn)正飛。
與神舟十號載人飛船在地面人員支持下進(jìn)行的繞飛不同，這次繞飛被稱為“全自主繞飛”，這也意味著在整個過程中人為干預(yù)的部分大大減少。
“如果把神舟十號的繞飛比作是‘領(lǐng)著’小朋友學(xué)走路，那么此次貨運飛船的繞飛則是‘看著’小朋友自己走路?！敝袊教炜萍技瘓F(tuán)公司五院502所貨運飛船副總設(shè)計師張強(qiáng)說。
繞飛過程中，制導(dǎo)、調(diào)姿及進(jìn)入5公里保持點，均是船上軟件自主規(guī)劃完成?！爱?dāng)繞飛指令發(fā)出，飛船上制導(dǎo)導(dǎo)航與控制系統(tǒng)的計算機(jī)便開始自主規(guī)劃繞飛軌跡，自主進(jìn)行變軌控制，自動進(jìn)行姿態(tài)行動，不需要地面人員干預(yù)，可謂‘聰明’和‘自立’了很多?！睆垙?qiáng)介紹。
事實上，貨運飛船的這種“自主”行為，不僅大大減輕了地面支持人員的工作強(qiáng)度，更重要的是，它可以讓自主繞飛在測控區(qū)外實現(xiàn)。
“一級”保障
空間繞飛，精彩但暗含巨大風(fēng)險。試想，在離人類將近400公里的深空，兩個重達(dá)十幾噸的飛行器以每小時29萬公里的速度飛行，同時，他們還要完成“上下繞圈”和“翻跟斗”等“驚險”動作。談何容易？
其中，最大的風(fēng)險就是碰撞。為了避免碰撞，一方面，必須要求兩大航天器的軌跡和姿態(tài)始終處于精準(zhǔn)受控范圍內(nèi)。
為此，工程師必須事先為飛行器規(guī)劃出最優(yōu)的繞飛軌跡，使其自主完成在特定位置的變軌控制，并嚴(yán)格在預(yù)定的時間點到達(dá)預(yù)定的位置。同時，飛船還要根據(jù)目標(biāo)飛行器的狀態(tài)進(jìn)行協(xié)同控制，包括相對位置、相對速度、相對姿態(tài)、相對角速度等，所有因素都必須“完美”。
另一方面，為了避免碰撞，必須要求對接機(jī)構(gòu)的品質(zhì)達(dá)到“一級棒”。對接機(jī)構(gòu)是空間站的一個關(guān)鍵部件，沒有它，空間站建設(shè)和維持、航天員的定期接替、天地往返運輸服務(wù)，都將無從談起。
經(jīng)過22年的歷練，我國對接機(jī)構(gòu)已經(jīng)逐漸成長為支持空間站建設(shè)的“棟梁之材”。為了確保此次對接任務(wù)順利完成，八院為原有產(chǎn)品進(jìn)行升級。
“對結(jié)構(gòu)機(jī)構(gòu)要覆蓋空間站階段8噸到180噸各種大噸位和各種偏心對接情況。執(zhí)行此次交會對接任務(wù)的對接機(jī)構(gòu)有118個傳感器、5個控制器、上千個齒輪軸承、18個電機(jī)和電磁拖動機(jī)構(gòu)、數(shù)以萬計的零件和緊固件?！卑嗽?05所對接結(jié)構(gòu)主任設(shè)計師邱華勇如數(shù)家珍。
繞飛試驗在航天人的保障下順利完成?！白灾鳌北澈?，是超高級別的可靠性和安全性，超高質(zhì)量的航天產(chǎn)品和智慧軟件，世界范圍內(nèi)，又有哪一臺芭蕾秀，有如此強(qiáng)大的“后臺”呢？
“主動”找你
繞飛試驗后，天舟一號與天宮二號開始第二次交會對接試驗。天舟一號離開前向5000米停泊點，逐步接近至前向30米，之后嘗試與天宮二號對接機(jī)構(gòu)進(jìn)行接觸。
14點55分，天舟一號貨運飛船順利完成與天宮二號空間實驗室的繞飛和第二次交會對接試驗。
如今，我國已經(jīng)從“空間實驗室”時代正式邁入“空間站“時代。不久的將來，空間站重量將達(dá)到百噸級。當(dāng)有飛船造訪時，面對如此龐然大物，只能主動而禮貌地對著它說：“你別動，我去找你！”
全自主繞飛，就是保障這項任務(wù)的關(guān)鍵技術(shù)。