張國航 胡海霞 薛英民 科技日報記者 付毅飛

“天”“神”如期相擁，航天員到站了。

2022年6月5日17時42分，由中國航天科技集團五院抓總研制的神舟十四號載人飛船經(jīng)過6次自主變軌，成功對接于天和核心艙徑向端口，整個對接過程歷時約7小時。

在五院502所研制的制導(dǎo)導(dǎo)航與控制系統(tǒng)操控下，神舟十四號造訪“天宮”過程平穩(wěn)有序、快速準(zhǔn)確，整體表現(xiàn)完美。這是神舟系列載人飛船第2次在太空成功開展徑向交會對接，再次驗證了我國空間交會對接技術(shù)的穩(wěn)定可靠。

這也是神舟系列飛船在軌執(zhí)行的第10次交會對接任務(wù)。自2011年神舟八號與天宮一號首次開展交會對接以來，“神舟”與“天宮”十次共舞、十全十美，技術(shù)持續(xù)創(chuàng)新。這背后，是三代科研人員30年的不變堅守、30年的心血凝聚。

從無到有，難！

1992年，中國載人航天工程踏上了漫漫征途?？臻g交會對接技術(shù)是發(fā)展載人航天、推進工程任務(wù)必須突破的關(guān)鍵技術(shù)，但在當(dāng)時對我國而言是一片空白。

五院502所研究員林來興、王旭東、孫承啟，以及吳宏鑫院士等，率先圍繞交會對接概念和控制方法，開展探索性研究工作。1999年起，工作逐漸進入可行性論證階段，由解永春研究員擔(dān)任技術(shù)負(fù)責(zé)人。

2002年，國家交會對接任務(wù)規(guī)劃正式確立，五院在502所成立了交會對接工程組，在孫承啟的指導(dǎo)下，開始進行“載人運輸飛船制導(dǎo)、導(dǎo)航與控制技術(shù)”關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)和可行性論證工作。

“難點不是不知道如何解決問題，而是根本提不出問題?！被貞洺跗谘兄茪v程，解永春感慨。

按照工程要求，整個交會對接過程要實現(xiàn)“看得見、對得上、分得開、撤得出”，需要解決基本方案設(shè)計、各階段飛行方案設(shè)計、各相關(guān)關(guān)鍵技術(shù)、需求單機的技術(shù)指標(biāo)等一系列問題。解永春清晰地記得，當(dāng)時她和負(fù)責(zé)數(shù)學(xué)仿真研究的柯旗實在無法解釋仿真中出現(xiàn)的諸多現(xiàn)象，于是將所有的仿真圖都打印出來，鋪了滿滿一地來查找、分析規(guī)律的情景。

方案論證期間，除了大量調(diào)研國外技術(shù)資料，五院還派代表去國外交流學(xué)習(xí)。交流會上，中方技術(shù)人員對交會對接工程缺乏有效認(rèn)識，多次被外方專家斥責(zé)“問題太幼稚”……

面對巨大挑戰(zhàn)，科研人員拿出了當(dāng)年搞東方紅一號衛(wèi)星的勁頭，白手起家、頑強拼搏。

薪火相傳，沖！

隨著神舟五號、神舟六號任務(wù)成功實施，我國突破和掌握了載人天地往返技術(shù)，成為第三個具有獨立開展載人航天活動能力的國家。中國載人航天工程第一步任務(wù)目標(biāo)圓滿完成。第二步任務(wù)目標(biāo)，是突破航天員出艙活動技術(shù)、空間飛行器交會對接技術(shù)，發(fā)射空間實驗室，解決有一定規(guī)模的、短期有人照料的空間應(yīng)用問題。同時要瞄準(zhǔn)國際先進水平，要求“神舟”飛船具備自動交會對接和手動交會對接雙重能力。

2004年12月，載人航天工程第二步第一階段任務(wù)立項，突破交會對接技術(shù)，實現(xiàn)跨越式發(fā)展，趕超世界先進水平，成為當(dāng)時最緊迫的任務(wù)之一。502所成立研發(fā)中心，正式開始我國交會對接方案的工程化實施。解永春、胡海霞、石磊、王穎以及之后陸續(xù)入院的張昊、陳長青、劉濤、王敏等參與其中，三代人完成了技術(shù)交棒與精神承繼。

距離任務(wù)實施只剩6年多時間，面前的問題卻多如牛毛——

交會對接所用成像敏感器的目標(biāo)標(biāo)志器光點個數(shù)和布局，對成像敏感器測量精度有何影響？

僅憑圖像如何由人判斷兩個航天器的相對位置和姿態(tài)？

受條件限制，靠地面指令變軌如何在50公里以內(nèi)實現(xiàn)控制？

……

憑借扎實理論功底與刻苦攻關(guān)鉆研，科研團隊全面掌握了相對動力學(xué)運動學(xué)特性、帶大型帆板的航天器撓性動力學(xué)特性、推力器羽流特性、相對制導(dǎo)導(dǎo)航和控制原理等基礎(chǔ)理論，并結(jié)合我國航天器控制技術(shù)特點，設(shè)計了手自一體交會對接制導(dǎo)導(dǎo)航控制方案和易于工程實施的算法。

技術(shù)持續(xù)創(chuàng)新

2011年11月3日凌晨1時29分，神舟八號飛船與天宮一號目標(biāo)飛行器成功對接，標(biāo)志著我國成為世界上第三個獨立掌握交會對接技術(shù)的國家，且技術(shù)達到世界領(lǐng)先水平。

2012年，在神舟九號與天宮一號飛行任務(wù)中，我國首次手控交會對接任務(wù)取得圓滿成功。

為了減輕航天員負(fù)擔(dān)，減少對地面站依賴，提高交會對接過程的穩(wěn)定性和可靠性，自主快速交會對接成為技術(shù)發(fā)展方向。

2014年，502所開始自主快速交會對接技術(shù)研究。科研人員在原有遠距離導(dǎo)引地面制導(dǎo)算法，以及前期遠距離快速交會技術(shù)調(diào)研和論證基礎(chǔ)上，針對空間站工程批產(chǎn)化的貨運飛船與空間站對接、載人飛船與空間站對接等任務(wù)，設(shè)計了全相位自主交會對接方案，并由天舟貨運飛船和神舟載人船成功開展多次在軌驗證。

2021年6月17日，神舟十二號載人飛船成功實施首次快速交會對接。

2021年10月16日，神舟十三號載人飛船成功實施首次徑向交會對接。

2022年6月5日，神舟十四號載人飛船再次在太空中奉獻“天神無需苦等、船站快速相擁”的盛景。

目前，科研人員正在繼續(xù)努力，讓我國空間交會對接技術(shù)更成熟、更智能、更先進，為后續(xù)空間站建造及運營、載人登月、火星采樣返回等一系列任務(wù)提供有力支撐。

編輯：張爽

審核：岳靚