神舟十五号载人飞船与长征火箭成功分离,进入预定轨道,飞行乘组状态良好,发射取得圆满成功。至此,中国空间站关键技术验证和建造阶段12次发射任务全部完成。
此次,神舟十五号依然采用了6小时快速交会对接技术,所以将会在凌晨对接空间站。
神舟十五号如何对接空间站
神舟十五号与火箭分离后,将进行多次变轨,来到与空间站核心舱相同的距离地面393公里的轨道上。过约4.5个小时的飞行,就能和空间站相见,接下来它们就要逐渐逼近,它们需要不断地确认位置关系,调整自己的姿态和速度。
巨大的质量差异给交会对接过程也带来新的难度。在对接的过程中,两个航天器的相对速度不断减小,缓缓靠近。神舟十五号飞船上有一个主动捕获装置,在对接时会提前伸出来,在与中国空间站前向对接口对接机构接触的一瞬间,紧紧抓住并拉回再锁死,最终完成交会对接。
火箭进行了三大升级
但是我们都知道,就在前不久,天舟五号成功对接于天宫空间站天和核心舱后向端口,此次任务中,首次实现了两小时自主快速交会对接在轨空间站,创造了世界纪录,此前对接空间站的最高纪录是联盟号MS-17飞船于2020年10月14日对接国际空间站,用时3小时03分。
而相比天舟五号任务,长征二号F载人火箭又进行了三大升级,第一,提升火箭自主应对天气等因素的能力,确保零窗口发射;第二,升级控制系统,增加了增加了火箭起飞时间偏差的适应性技术,可在火箭的轨道参数中进行修正,自动补偿起飞过程中的时间偏差,确保火箭的入轨精度;第三,升级遥测系统,长二F火箭遥测系统发射机和导航接收机也进行了升级,让火箭的导航接收机能够接收到更多卫星的导航数据,使火箭的入轨精度更高。
那既然升级后的“长二F”拥有更高的入轨精度,为何不2小时快速交会对接空间站。
要知道,太空处于失重环境后,约1/3的比例的人会出现航天运动病,表现在航天员出现恶心呕吐和出冷汗等身体不适的症状,有的也会出现头晕以及感觉错位等错觉。运动病最严重的时候恰恰是发射后8-12小时,症状消退一般在30- -48小时后。
所以全自主快速交会对接好处不少,从体验上说最主要的是缩短了航天员在狭小的船舱内的等待时间,航天员早点进入更宽敞舒适的空间站舱段,对于缓解航天运动病的影响也是有好处的。
而全自主快速交会对接速度越快,对于航天员来说,肯定是会更好的。
为何不采用2小时对接技术
事实上,因为长征2F火箭的升级,“神十五”任务的交会对接已经具备了提速的条件,并有机会进行2小时快速交会对接。如果能够应用2小时模式,“神十五”将成为世界航天空间站任务最“快”的载人飞船。
但是我们要知道,在天舟五号发射的时候,神舟十五号在酒泉开始了推进剂加注、发射前和火箭的组装等工作,进入发射前的最后程序了,这个时候,6.5小时对接的相关程序已经在飞船出厂之前输入了船载计算机。
天舟五号毕竟是中国第一次尝试2小时快速交会对接,研究人员肯定要根据此次数据,对其进行优化,研究人员甚至还想把对接时间尽可能地缩短。
而神舟十五号毕竟是载人飞船任务,高安全性、高稳定性才是最重要的,使用更快的交会对接模式,风险也会增加,研究人员不会贸贸然把还没有实验过的2小时对接相关程序加载在神舟十五号飞船上,两者之间任务相距时间不长,要改动的话也是个大工程,GNC系统需要重新进行设置。
天舟一号与2017年验证了6.5小时对接技术后,也是在4年后第一次运用在神12上,可以说在载人航天飞船上,中国研究人员是非常慎重的。
预计最快,2小时对接技术用在载人飞船上,也是神舟十六号,事实上,6.5小时已经非常快了,美国并没有掌握自主快速交会对接技术,只能等到航天员彻底适应之后采用人工控制的方式进行交会对接,而这一般需要48个小时。
依靠6.5小时快速交会对接技术,中国就已经超过了美国,仅次于俄罗斯,达到了全球领先水准。
总结
神舟十五号任务的成功,意味着中国空间站第一次同时停靠两艘神舟飞船在轨工作,我国将首次实现空间站三舱三船组合体结构和六名航天员在轨驻留,空间站组合体达到目前的最大规模,总重近100吨,航天员的生活空间超过100立方米。这个时候中国空间站的内部空间就和国际空间站差不多了。
而在后续空间站的运营阶段,中国将会迎来外国宇航员,现在他们正在努力学习中文中。
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