神舟十三號(hào)航天員手控遙操作交會(huì)對接圓滿完成
手控遙操作是航天科技集團(tuán)五院專為無人來訪飛行器研發(fā)的功能，是飛船制導(dǎo)、導(dǎo)航與控制系統(tǒng)的一部分。航天科技集團(tuán)五院相關(guān)負(fù)責(zé)人介紹，該功能和神舟載人飛船的手控交會(huì)對接類似，手控遙操作交會(huì)對接，是對“天舟”貨運(yùn)飛船自動(dòng)交會(huì)對接的備份手段。手控遙操作交會(huì)對接作為空間站與來訪飛行器交會(huì)對接的重要模式，此次試驗(yàn)，是首次由航天員在軌利用手控遙操作設(shè)備，控制貨運(yùn)飛船與空間站進(jìn)行交會(huì)對接，初步驗(yàn)證了空間站與來訪飛行器手控遙操作系統(tǒng)的功能、性能以及天地間協(xié)同工作程序的合理性。
航天員坐在空間站核心艙里，即可遠(yuǎn)程“駕駛”貨運(yùn)飛船與空間站進(jìn)行對接。全程，航天員的視角是從飛船“看向”空間站的，仿佛坐在貨運(yùn)飛船里。航天員面對的儀表系統(tǒng)、操作手柄等，與此前神舟飛船實(shí)施的兩次手控交會(huì)大同小異，最大限度減小了航天員的訓(xùn)練難度，減輕了操作、識(shí)別負(fù)擔(dān)。試驗(yàn)開始后，天舟二號(hào)貨運(yùn)飛船從核心艙節(jié)點(diǎn)艙前向端口分離，航天員通過手控遙操作方式，控制貨運(yùn)飛船撤離至預(yù)定停泊點(diǎn)。短暫停泊后，轉(zhuǎn)入平移靠攏段，控制貨運(yùn)飛船與空間站組合體精準(zhǔn)完成前向交會(huì)對接。
與載人飛船的手控交會(huì)對接相比，貨運(yùn)飛船的手控遙操作有著自己的難點(diǎn)和特點(diǎn)。在操作的響應(yīng)速度和運(yùn)動(dòng)的敏捷性上，載人飛船與貨運(yùn)飛船的區(qū)別，就如同開轎車和開貨車。其原因有二，一是貨運(yùn)飛船的手控遙操作需要把貨運(yùn)飛船攝像機(jī)“看到”的圖像傳到空間站，空間站上的航天員再將指令傳回貨運(yùn)飛船，一來一回，就造成了航天員反應(yīng)和執(zhí)行指令的延時(shí)；二是貨運(yùn)飛船要比載人飛船重，平移加速度小，因此動(dòng)作不敏捷。
在前期的探索實(shí)踐中，我國已經(jīng)進(jìn)行多次空間交會(huì)對接試驗(yàn)，解決了空間交會(huì)對接的問題，掌握了交會(huì)對接全自動(dòng)控制技術(shù)及飛船航天員手動(dòng)控制技術(shù)。神舟九號(hào)航天員劉旺在太空打出一個(gè)漂亮的“十環(huán)”，證明了我國航天員具有高超的、世界一流的手動(dòng)操作水平與優(yōu)秀的心理素質(zhì)。此后的例行飛行中，交會(huì)對接采用自控為主、手控為輔的方式，以減輕航天員的負(fù)荷。在自動(dòng)控制出現(xiàn)故障的情況下，或遭遇突發(fā)事件時(shí)（如面臨軌道碎片碰撞危險(xiǎn)），航天員將手動(dòng)介入，執(zhí)行飛行命令。
對接機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的最基本原則是在保證機(jī)構(gòu)具備所要求的功能的同時(shí)，還要有高可靠性和盡可能小的重量，因此國際上一般應(yīng)用遠(yuǎn)距離采用自動(dòng)和近距離采用手動(dòng)與自動(dòng)相結(jié)合的方案，這樣既比較安全可靠又能保證足夠精度，并實(shí)現(xiàn)軟對接。當(dāng)最終逼近階段的自控飛行范圍不易掌握時(shí)，采用人工控制后可提高任務(wù)成功率。
之前的多次對接，都是航天器升上軌道后2天后才進(jìn)行對接的，而神舟十二號(hào)是升到軌道后6.5小時(shí)就直接與天宮空間站天和核心艙對接了。從2天到6.5小時(shí)，這是技術(shù)的巨大發(fā)展和進(jìn)步。
交會(huì)對接是指兩個(gè)航頭站在軌道中合并成一個(gè)整體飛行的技術(shù)，是建設(shè)空間站的必須技術(shù)，涉及到建設(shè)、航天員入駐和貨運(yùn)等服務(wù)。交會(huì)對接可分為人工控制或者自動(dòng)控制。
人工控制主要是由航天員控制，地面控制站輔助方式進(jìn)行；而自動(dòng)控制是由航天器控制系統(tǒng)根據(jù)收集到的數(shù)據(jù)控制速度和方向進(jìn)行交會(huì)對接。神舟八號(hào)是無人飛行任務(wù)，所以主要測試的是自動(dòng)對接技術(shù)，而神舟九號(hào)是首次載人交會(huì)對接，在自動(dòng)交會(huì)對接后，也測試了航天員手動(dòng)對接。
交會(huì)對接是航天器發(fā)射到比目標(biāo)航天器低一點(diǎn)的軌道，然后通過變軌和目標(biāo)航天器同一軌道并靠近，根據(jù)距離和設(shè)備收集的信息，開始控制速度和方向與目標(biāo)航天器連接。
之前需要2天時(shí)間才能開始對接，主要是需要時(shí)間變軌和軌道方面的計(jì)算，所以需要飛船圍繞地球運(yùn)行多個(gè)次數(shù)，根據(jù)時(shí)機(jī)變軌接近天宮一號(hào)和天宮二號(hào)。而自動(dòng)快速交會(huì)對接，就是在變軌階段飛船就開始通過相關(guān)信息，包括北斗導(dǎo)航系統(tǒng)提供的位置信息，天宮空間站天和核心艙的軌道和速度，并且設(shè)備提供的速度信息，開始智能計(jì)算和導(dǎo)航靠近天和核心艙。節(jié)省的就是這段時(shí)間。
交會(huì)對接技術(shù)未來發(fā)展
在突破和掌握近地軌道長期有人駐留和有人參與近地空間應(yīng)用等相關(guān)技術(shù)的基礎(chǔ)上，載人登月、載人小行星探測、載人火星探測等載人深空探索活動(dòng)成為國際上重要發(fā)展方向，而交會(huì)對接技術(shù)是實(shí)現(xiàn)未來載人深空探索任務(wù)的重要手段。交會(huì)對接技術(shù)還需進(jìn)一步發(fā)展，包括有效和經(jīng)濟(jì)的交會(huì)對接系統(tǒng)策略、權(quán)衡使用自主和有人控制方法、發(fā)展先進(jìn)敏感器技術(shù)和發(fā)展交會(huì)對接機(jī)構(gòu)等，以滿足未來任務(wù)的需求。
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