天宫二号进入测试轨道 专家解读五大飞控难点



商悦传媒   2016-09-18

导读: 在北京航天飞行控制中心精确控制下,天宫二号于16日成功实施了两次轨道控制,顺利进入在轨测试轨道。  据北京航天飞行控制中心副主任李剑介绍,相对此前,这次天宫二号与神舟十一号的交会对接、组合体运行和飞船返回,开展轨道高度与未来空间站的轨道高度

在北京航天飞行控制中心精确控制下,天宫二号于16日成功实施了两次轨道控制,顺利进入在轨测试轨道。

  据北京航天飞行控制中心副主任李剑介绍,相对此前,这次天宫二号与神舟十一号的交会对接、组合体运行和飞船返回,开展轨道高度与未来空间站的轨道高度基本相同,飞行任务的轨道控制策略与测控模式更加接近未来空间站要求。

  北京航天飞行控制中心总体室主任陈险峰说:“天宫二号目前状态良好,各分系统工作正常。”

  据了解,进入在轨测试轨道后,地面人员将对天宫二号平台上各分系统的基本功能和稳定性进行测试,还将利用搭载的有效载荷开展一系列空间科学试验活动。

  本次任务在关键飞控技术上,面临5大全新挑战。

  首先是中长期定轨预报精度要求高。二是对接轨道远导控制策略设计与验证。三是短弧段快速测定轨。四是返回前快速轨道控制。五是伴星飞越观测及驻留轨道控制。

  除了技术挑战之外,北京飞控中心还面临很多潜在风险:航天员在轨飞行长达33天,要求地面飞控人员长时间值守,飞控软硬件系统高强度不间断工作,地面测控网全时段连续跟踪,对测控系统的稳定性和可靠性,以及各类应急情况下系统综合保障能力提出了更高要求;飞船太阳帆板任意偏置角跟踪太阳功能验证、人机协同在轨维修、伴星释放及飞越探测等崭新的在轨试验对轨道控制精度、系统间协同配合、地面监视判断要求都很高。

  揭秘1

  天宫二号或与中国空间站同时在轨

  中国航天科技集团公司天宫二号总设计师朱枞鹏16日接受记者采访时说:“中国空间站预计2020年左右建成,如果天宫二号状态良好,延期‘服役’,太空上或将首次出现空间实验室与空间站交相辉映的画面。”

  天宫二号是天宫一号的备份产品,设计寿命为两年。朱枞鹏介绍说,因为推进剂在轨补加技术的采用以及轨道高度的变化,天宫二号在轨寿命会大幅度提高。“我们预期天宫二号应该可以持续工作超过5年,甚至更多的时间。”朱枞鹏说。

  “空间站建成后,可能会调低天宫二号的轨道高度,或许会出现货运飞船先与天宫二号对接进行补加,再与空间站对接。航天员既可以访问天宫二号,也可以访问空间站。”朱枞鹏说。

  揭秘2

  天宫一号预计明年下半年陨落

  天宫一号于2011年9月29日发射升空,在轨期间先后与神舟八号、九号、十号飞船进行6次交会对接。2016年3月16日,天宫一号正式终止数据服务,全面完成了其历史使命。

  “天宫一号设计寿命为两年,实际运行4年半。”中国载人航天工程办公室副主任武平说,目前,天宫一号整器结构完整,正运行在距地面约370公里的轨道上,“预计2017年下半年陨落”。

  据了解,天宫一号的轨道是距离地面343公里的近圆轨道,而天宫二号的轨道是距离地面393公里的近圆轨道。

  揭秘3

  天宫二号将试验推进剂补加技术

  在太空中,由于真空、辐射等环境因素,维持长寿命是个难题。天宫二号将首次试验推进剂在轨补加技术,这也是我国未来空间站长期飞行必须掌握的关键技术之一。朱枞鹏介绍,推进剂在轨补加过程中对压力和温度的控制十分严苛,管路的对接也必须确保精准。“如果这次试验成功,我国将成为继俄罗斯之后,全世界第二个掌握空间站在轨推进剂补加核心技术的国家。”他说。

  按照计划,天宫二号将在距地面393公里的轨道高度,分别与神舟十一号载人飞船和天舟一号货运飞船交会对接。“这与中国未来空间站的轨道高度基本相同。”武平说。

  此前,我国载人飞行和交会对接任务都是在距地面343公里的轨道高度上展开的。朱枞鹏解释,未来空间站长期运行需要在400公里左右的轨道高度。太空不完全是真空环境,也有大气,高度越高大气就越稀薄。也就是说,越高受到的阻力就会越小,所需要的补给量也会变小。

  揭秘4

  神舟十一号航天员发射前一天确定

  另据央视网消息,中国载人航天工程办公室副主任杨利伟说,神舟十一号载人飞船10月中下旬发射,两名航天员乘载飞船与中国天宫二号对接后,计划在天宫二号驻留30天,是我国持续时间最长的一次载人飞行任务。两个航天员乘组已做好飞天准备,名单在发射前一天确定。

  “这次两个男的,也是考虑三个人已经飞行过多次,同时考虑到空间实验室还要进行较大规模的空间应用,空间有限,受声明保障系统能力限制,为延长航天员在太空驻留时间,只能减少人数。”天宫二号空间实验室总设计师朱枞鹏此前解释。

  朱枞鹏还透露,预计明年发射的天舟一号和天宫二号进行对接补给后,天宫二号就不会再有对接任务了,“原来还规划了天宫三号,后来将两个任务进行了合并。”

  五大飞控难点

  中长期定轨预报精度要求高

  天宫二号交会对接轨道比天宫一号高出几十公里,需要在飞船发射前20余天实施轨道维持,同时兼顾调相、圆化和轨道高度控制,对长时间轨道预报精度提出了新的要求。

  对接轨道远导控制策略设计与验证

  为适应空间站交会对接任务目标飞行器不进行调相的控制需求,神舟十一号飞船需具备在初始相位差、入轨远地点高度的一定范围内进行交会对接的能力。北京飞控中心需重新设计远导控制策略,应急控制策略也进行了相应调整。

  短弧段快速测定轨

  神舟十一号远距离导引第5次控制与自主导引段第一脉冲控制的时间间隔仅为2圈,定轨时间仅1圈,对短弧段定轨精度提出了更高的要求。

  返回前快速轨道控制

  为验证飞船快速轨道控制能力,飞船返回前的轨道维持采用一圈内两次变轨的控制模式。

  伴星飞越观测及驻留轨道控制

  在组合体运行阶段,中心要控制伴星实现飞越观测组合体等试验;同时还要实现驻留点捕获、驻留点保持、驻留点转移等复杂类型控制,驻留及飞越轨道精度要求高。

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