神九飛船即將再次撤離天宮一號(hào)目標(biāo)飛行器，而后實(shí)施手控交會(huì)對(duì)接。為什么在自動(dòng)對(duì)接成功后還要驗(yàn)證手控？手控交會(huì)有何難點(diǎn)？如何應(yīng)對(duì)？專家為我們做出詳細(xì)解答。

為什么要進(jìn)行手控交會(huì)對(duì)接？

神舟八號(hào)與天宮一號(hào)浪漫的太空之舞實(shí)現(xiàn)了中國(guó)首次自動(dòng)交會(huì)對(duì)接。這一次，神九飛船將實(shí)現(xiàn)與天宮一號(hào)目標(biāo)飛行器的手控交會(huì)對(duì)接。

既然以自動(dòng)方式可以順利完成飛行器的太空對(duì)接，為什么還要讓神九進(jìn)行手控對(duì)接？載人航天工程總設(shè)計(jì)師周建平說(shuō)，從世界載人航天的發(fā)展來(lái)看，交會(huì)對(duì)接應(yīng)該涵蓋自動(dòng)和人工兩個(gè)方面，二者互為備份，缺一不可。只有自動(dòng)和人工技術(shù)都得到驗(yàn)證，才是實(shí)現(xiàn)了完整的交會(huì)對(duì)接。

從世界范圍看，世界各國(guó)交會(huì)對(duì)接情況各有千秋。美國(guó)航天飛機(jī)的交會(huì)對(duì)接主要是手控，自動(dòng)是備份。而前蘇聯(lián)飛船的交會(huì)對(duì)接則以自動(dòng)為主，手控作為備份。

人的靈活反應(yīng)和主觀能動(dòng)性，也給太空中的復(fù)雜動(dòng)作增加了安全系數(shù)。自動(dòng)對(duì)接是一種程序控制，響應(yīng)迅速、控制精準(zhǔn)，但是，一旦出現(xiàn)策略方案外的情況，自動(dòng)系統(tǒng)就顯得“無(wú)能為力”。“在處置意外狀況的時(shí)候，人腦比電腦更可靠?！憋w船系統(tǒng)總指揮何宇說(shuō)。

在１８日進(jìn)行的神舟九號(hào)與天宮一號(hào)的載人自動(dòng)交會(huì)對(duì)接中，飛船手動(dòng)控制系統(tǒng)首次加電，為自動(dòng)對(duì)接提供備份。一旦自動(dòng)交會(huì)對(duì)接過(guò)程中出現(xiàn)異常情況，航天員將實(shí)施手動(dòng)對(duì)接或撤離。這次對(duì)接十分順利，未啟用手控方案。

手控交會(huì)對(duì)接，也是對(duì)國(guó)產(chǎn)對(duì)接機(jī)構(gòu)的進(jìn)一步驗(yàn)證。目前飛船與天宮上的對(duì)接機(jī)構(gòu)，是中國(guó)目前為止最復(fù)雜的空間機(jī)構(gòu)。經(jīng)過(guò)此前交會(huì)對(duì)接驗(yàn)證，其方案和產(chǎn)品可靠性都能夠滿足任務(wù)要求。這一次，神九和天宮一號(hào)將進(jìn)一步驗(yàn)證國(guó)產(chǎn)對(duì)接機(jī)構(gòu)的可靠性和安全性。

手控究竟難在哪兒？

據(jù)周建平介紹，實(shí)施手控交會(huì)對(duì)接時(shí)，３名航天員返回飛船返回艙。隨后，飛船自主撤離至距天宮一號(hào)４００米處，再自主接近目標(biāo)飛行器，在１２０米停泊點(diǎn)轉(zhuǎn)由航天員手動(dòng)控制，完成交會(huì)對(duì)接。

周建平說(shuō)，與以往飛行任務(wù)相比，神舟九號(hào)飛行難度和復(fù)雜程度大幅增加。對(duì)接過(guò)程中，航天員要準(zhǔn)確判斷兩個(gè)航天器的相對(duì)位置，通過(guò)姿態(tài)和平移兩個(gè)手柄，控制飛船姿態(tài)、前進(jìn)速度和方向，對(duì)眼手協(xié)調(diào)性、操作精細(xì)性和心理素質(zhì)要求極高。

中國(guó)航天員科研訓(xùn)練中心副主任白延強(qiáng)說(shuō)，手控交會(huì)對(duì)接實(shí)際上是把兩個(gè)高速飛行器對(duì)接起來(lái)，使其成為一個(gè)組合體?！吧窬棚w船和天宮實(shí)驗(yàn)室飛行速度每小時(shí)超過(guò)上萬(wàn)公里，重量在８噸到９噸，對(duì)接時(shí)候要求接近的相對(duì)速度是０．２米／秒，角度偏差１°之內(nèi)，橫向偏差在０．２米到０．３米。”白延強(qiáng)說(shuō)，這就要求在對(duì)接過(guò)程中，嚴(yán)格控制高速飛行器的誤差。

“這就像天宮上有個(gè)靶子，對(duì)接就是要像槍一樣打中瞄準(zhǔn)心?！卑籽訌?qiáng)說(shuō)，對(duì)接很容易出現(xiàn)三種偏差，“一是左右上下的俯仰偏差；二是位置偏差；三是發(fā)生了旋轉(zhuǎn)，產(chǎn)生了姿態(tài)的偏離?！币虼耍蠛教靻T對(duì)這六個(gè)自由度的偏離有很好的把握。

何宇做了這樣的比喻：“神舟七號(hào)航天員還是在‘坐飛船’，從發(fā)射到返回都采用自動(dòng)控制，不需要人手動(dòng)干預(yù)。而神舟九號(hào)進(jìn)行人控交會(huì)對(duì)接，對(duì)航天員來(lái)說(shuō)就已經(jīng)是在‘開(kāi)飛船’了。航天員要掌握飛船姿態(tài)和軌道的控制權(quán)，就如同我們開(kāi)車，既要控制方向，又要控制速度?！?/p>

手控交會(huì)對(duì)接帶來(lái)的另一個(gè)難點(diǎn)是，航天員在地面的訓(xùn)練雖然是仿真的，但地面環(huán)境與太空畢竟不是百分之百相同?！斑@就要求宇航員對(duì)天地差異有一個(gè)正確的認(rèn)識(shí)?！卑籽訌?qiáng)說(shuō)，“要達(dá)到正確的認(rèn)識(shí)，就要靠千百次的訓(xùn)練?！?/p>

如何確保手控對(duì)接成功？

航天員系統(tǒng)總指揮、中國(guó)航天員科研訓(xùn)練中心主任陳善廣說(shuō)，為了順利完成交會(huì)對(duì)接任務(wù)，航天員系統(tǒng)開(kāi)展了前期的科學(xué)研究，驗(yàn)證交會(huì)對(duì)接控制的模式、機(jī)構(gòu)、界面是否符合人的心理、生理認(rèn)知特點(diǎn)，根據(jù)驗(yàn)證結(jié)果為工程研制適合航天員的交會(huì)對(duì)接工程系統(tǒng)提出了要求。同時(shí)，研制了手控交會(huì)對(duì)接的模擬設(shè)備，還專門研制了單項(xiàng)的訓(xùn)練模擬器，并對(duì)現(xiàn)有的全任務(wù)訓(xùn)練模擬器進(jìn)行了增補(bǔ)和改進(jìn)。

航天員選拔訓(xùn)練研究室主任吳斌說(shuō)，航天員的手控交會(huì)對(duì)接訓(xùn)練細(xì)分為多個(gè)科目，訓(xùn)練從難、從嚴(yán)。科目設(shè)置考慮到陽(yáng)照區(qū)、陰影區(qū)、有參數(shù)、無(wú)參數(shù)等多種狀況，模擬了可能發(fā)生的４０多種故障，同時(shí)在訓(xùn)練中也隨機(jī)設(shè)置故障和偏差，給航天員增加噪聲等干擾。

“設(shè)置各種情況，主要是為了從實(shí)踐出發(fā)，使航天員無(wú)論處在什么樣的狀態(tài)，都能實(shí)現(xiàn)對(duì)接?！眳潜笳f(shuō)。

為使手控交會(huì)對(duì)接萬(wàn)無(wú)一失，航天員在地面進(jìn)行了上千次的訓(xùn)練?！笆挚亟粫?huì)對(duì)接的精度甚至比工程給定值還要精確?！眳潜笳f(shuō)，“負(fù)責(zé)交會(huì)對(duì)接任務(wù)的劉旺，訓(xùn)練已經(jīng)達(dá)到１５００次。在儀表沒(méi)有數(shù)據(jù)的情況下，他僅靠光學(xué)顯示就能夠操作?！?/p>

何宇說(shuō)，系統(tǒng)對(duì)飛船的適應(yīng)性和可操作性進(jìn)行了驗(yàn)證。部分技術(shù)人員作為實(shí)驗(yàn)“樣本”，在地面模擬器上進(jìn)行了測(cè)試。飛船針對(duì)載人交會(huì)對(duì)接形成了多種預(yù)案，確保飛船出現(xiàn)任何問(wèn)題，都能及時(shí)、安全地退回。此外，飛船系統(tǒng)還專門組織了一支隊(duì)伍，作為“地面支持崗”，陪同航天員進(jìn)行交會(huì)對(duì)接訓(xùn)練。

“這有些像汽車駕駛的‘陪練’，及時(shí)提醒航天員的操作、駕駛習(xí)慣?！焙斡钫f(shuō)，“交會(huì)對(duì)接充滿風(fēng)險(xiǎn)，要保證飛行器的安全，更要保證航天員的生命安全。”

來(lái)源：新華網(wǎng) 編輯：鄧京荊