神九飛船即將再次撤離天宮一號目標(biāo)飛行器，而后實施手控交會對接。為什么在自動對接成功后還要驗證手控？手控交會有何難點？如何應(yīng)對？專家為我們做出詳細(xì)解答。

為什么要進(jìn)行手控交會對接？

神舟八號與天宮一號浪漫的太空之舞實現(xiàn)了中國首次自動交會對接。這一次，神九飛船將實現(xiàn)與天宮一號目標(biāo)飛行器的手控交會對接。

既然以自動方式可以順利完成飛行器的太空對接，為什么還要讓神九進(jìn)行手控對接？載人航天工程總設(shè)計師周建平說，從世界載人航天的發(fā)展來看，交會對接應(yīng)該涵蓋自動和人工兩個方面，二者互為備份，缺一不可。只有自動和人工技術(shù)都得到驗證，才是實現(xiàn)了完整的交會對接。

從世界范圍看，世界各國交會對接情況各有千秋。美國航天飛機的交會對接主要是手控，自動是備份。而前蘇聯(lián)飛船的交會對接則以自動為主，手控作為備份。

人的靈活反應(yīng)和主觀能動性，也給太空中的復(fù)雜動作增加了安全系數(shù)。自動對接是一種程序控制，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，自動系統(tǒng)就顯得“無能為力”?！霸谔幹靡馔鉅顩r的時候，人腦比電腦更可靠?！憋w船系統(tǒng)總指揮何宇說。

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

手控交會對接，也是對國產(chǎn)對接機構(gòu)的進(jìn)一步驗證。目前飛船與天宮上的對接機構(gòu)，是中國目前為止最復(fù)雜的空間機構(gòu)。經(jīng)過此前交會對接驗證，其方案和產(chǎn)品可靠性都能夠滿足任務(wù)要求。這一次，神九和天宮一號將進(jìn)一步驗證國產(chǎn)對接機構(gòu)的可靠性和安全性。

手控究竟難在哪兒？

據(jù)周建平介紹，實施手控交會對接時，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４００米處，再自主接近目標(biāo)飛行器，在１２０米停泊點轉(zhuǎn)由航天員手動控制，完成交會對接。

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

中國航天員科研訓(xùn)練中心副主任白延強說，手控交會對接實際上是把兩個高速飛行器對接起來，使其成為一個組合體?！吧窬棚w船和天宮實驗室飛行速度每小時超過上萬公里，重量在８噸到９噸，對接時候要求接近的相對速度是０．２米／秒，角度偏差１°之內(nèi)，橫向偏差在０．２米到０．３米?！卑籽訌娬f，這就要求在對接過程中，嚴(yán)格控制高速飛行器的誤差。

“這就像天宮上有個靶子，對接就是要像槍一樣打中瞄準(zhǔn)心?！卑籽訌娬f，對接很容易出現(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?，要求航天員對這六個自由度的偏離有很好的把握。

何宇做了這樣的比喻：“神舟七號航天員還是在‘坐飛船’，從發(fā)射到返回都采用自動控制，不需要人手動干預(yù)。而神舟九號進(jìn)行人控交會對接，對航天員來說就已經(jīng)是在‘開飛船’了。航天員要掌握飛船姿態(tài)和軌道的控制權(quán)，就如同我們開車，既要控制方向，又要控制速度?！?/p>

手控交會對接帶來的另一個難點是，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@就要求宇航員對天地差異有一個正確的認(rèn)識。”白延強說，“要達(dá)到正確的認(rèn)識，就要靠千百次的訓(xùn)練?！?/p>

如何確保手控對接成功？

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

航天員選拔訓(xùn)練研究室主任吳斌說，航天員的手控交會對接訓(xùn)練細(xì)分為多個科目，訓(xùn)練從難、從嚴(yán)?？颇吭O(shè)置考慮到陽照區(qū)、陰影區(qū)、有參數(shù)、無參數(shù)等多種狀況，模擬了可能發(fā)生的４０多種故障，同時在訓(xùn)練中也隨機設(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，主要是為了從實踐出發(fā)，使航天員無論處在什么樣的狀態(tài)，都能實現(xiàn)對接。”吳斌說。

為使手控交會對接萬無一失，航天員在地面進(jìn)行了上千次的訓(xùn)練?！笆挚亟粫拥木壬踔帘裙こ探o定值還要精確?！眳潜笳f，“負(fù)責(zé)交會對接任務(wù)的劉旺，訓(xùn)練已經(jīng)達(dá)到１５００次。在儀表沒有數(shù)據(jù)的情況下，他僅靠光學(xué)顯示就能夠操作?！?/p>

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

“這有些像汽車駕駛的‘陪練’，及時提醒航天員的操作、駕駛習(xí)慣。”何宇說，“交會對接充滿風(fēng)險，要保證飛行器的安全，更要保證航天員的生命安全。”

來源：新華網(wǎng) 編輯：鄧京荊