“神八”“天宫”对接,上演法式长吻_天宫一号对接

　　2011年9月29日，中国首个目标飞行器“天宫一号”发射升空。11月1日凌晨5时58分，长征二号F火箭带着“神舟八号”顺利升空。火箭飞过我国陆上的多个测控站，直到飞船与火箭完全分离。目前，“神舟八号”已经开始自主飞行，太阳能帆板顺利展开，“神舟八号”已正常入轨。此次“神州八号”上还带有两个模拟假人，能够实时检测舱内环境是否适合航天员生存。在未来的几天内，“神州八号”将怎样完成与“天宫一号”的交会对接？这一系列艰巨的任务背后，航天技术世界又会迎来怎样的革新与狂欢？
　　
　　关键词“神舟”飞船
　　
　　我国载人航天工程共分三期任务。第一期是“神一”至“神六”阶段，完成“把人送上去”；从“神七”开始，进入第二期任务。第二期任务又分三步：第一步是实现航天员出舱活动；第二步是完成交会对接；第三步是建立短期有人照料、长期自主飞行的空间实验室。第三期则是建立长期有人照料、短期自主飞行的空间站，时间安排在2020年左右。
　　
　　到目前为止，中国航天共发射八艘神舟系列飞船，其中五、六、七号为载人飞船。此次发射的“神舟八号”，主要任务是在太空中与“天宫一号”目标飞行器完成两次对接任务，并返回地球―如果“神八”顺利完成任务，中国将成为继美俄之后第三个掌握太空对接的国家。
　　
　　“神舟”飞船是中国自行研制的达到或优于国际第三代载人飞船技术的飞船，飞船由推进舱、轨道舱、返回舱和附加段四大部分构成，有13个分系统，总长约9米，重量8吨左右。附加段位于飞船的最前端，具体作用目前还没有对外界公布，普遍猜测为通讯设备。附加段之后是轨道舱，轨道舱是宇航员的生活、实验以及储存舱。和别的国家飞船系统不同的是，“神舟”飞船的轨道舱带有动力系统，在和飞船其余部分分离后，仍然可以在轨道工作半年以上。返回舱位于中段，钟形，直径2.5米，空间约6立方米。航天员在火箭升空和返回地面时就在返回舱内，返回舱底部的热盾能够抵御高温。推进舱位于飞船末端，圆筒状，装有4台主发动机和姿态控制发动机，两侧有20多平方米的太阳能电池阵。主要用于飞船的姿态控制、变轨和制动、向飞船提供电力等。
　　
　　“神舟八号”飞船与之前的“神舟”飞船系列有所不同，它的最前端为对接装置，用于完成和“天宫一号”的对接。为了准确对接，“神八”装有微波雷达、激光测距仪等跟踪测量系统，用于对“天宫一号”进行准确跟踪、接近和对准。此外，“神八”还增加了两类设备：一种是图像记录设备，将把这次交会对接过程记录下来；另一种是力学参数测量设备，将把这次飞船飞行过程中的各种力学参数记录下来。
　　
　　关键词对接
　　
　　“神八”飞船和“天宫一号”的首次对接时间预计在11月3日凌晨1-3时。此次，“神八”要在太空飞行中进行5次变轨，第一次变轨在11月1日中午1时左右完成，花费时间40多秒。5次变轨后，“神八”将进入“天宫一号”的飞行轨道。“天宫一号”原本是在距离地面350公里的轨道上飞行，此时也已经下降到离地345公里高的轨道上，“耐心”等待“神八”。为迎接“神八”，“天宫一号”早已提前准备。“天宫一号”的交会对接机构安装在头部，在之前的飞行中，它的头部向前。10月31日，在地面测试人员的监控下，“天宫一号”华丽转身，足足翻转了180度，正面迎接“神八”追来。
　　
　　交会对接的飞行过程，分为远距离导引段、自主控制段、对接段、组合体飞行段和分离撤离段。
　　
　　远距离导引从“神八”入轨后开始。在地面测控通信系统的导引下，“神八”进入轨道后，将在与“天宫一号”共面的330公里近圆轨道中，接近对接目标。其实，“神八”在距离“天宫一号”100多公里时，就会通过微波雷达发现“天宫一号”。但只有当两者距离缩短到52公里左右的时候，地面工作人员才会将控制权交给“神八”，让其自主导航。当“神八”与“天宫一号”之间距离达到20公里的时候，激光雷达会发挥作用，准备对接。“神八”和“天宫一号”在到达预定轨道后的飞行速度均是7.9千米/秒左右。“神八”在追逐“天宫一号”的过程中，将“刹车”四次，越来越慢地一步一步靠近“天宫一号”。最后，它将以0.2米/秒的相对速度拥抱“天宫一号”。自主控制段约需两个半小时，要经历寻找目标、接近、平移靠拢这3个阶段。对接段从对接机构接触开始，将在15分钟内完成捕获、缓冲、拉近和锁紧4个过程，最终实现两航天器刚性连接，形成组合体。
　　
　　两者对接之后的组合体，由“天宫一号”负责飞行控制，“神八”处于停靠状态。据介绍，“神八”和“天宫一号”必须先交会，再对接。交会是让两个航天器在同一时间到达同一地点。对接则是通过专门的对接机构将两个航天器连成一个整体。
　　
　　组合体飞行12天左右后分离。分离过程为对接机构解锁，两飞行器分离，“神八”撤离至相距“天宫一号”140米处停泊。接着按程序进行第二次交会对接，再次构成组合体。第二次对接将在11月中旬进行。第二次对接后，组合体继续飞行两天，进入分离撤离段。两部飞行器再次分离，“神八”将撤离至距“天宫一号”5公里以外的安全距离外，交会对接试验正式结束。最后，“神八”返回舱回到地面。“天宫一号”则变轨至自主飞行轨道，转入长期运行。
　　
　　为何要进行两次对接？专家说：“多对接一次，等于多做一次实验。积累更多经验，有利于技术的成熟。”
　　
　　关键词零窗口
　　
　　航天器的发射需要选择相应的发射时机，允许航天器发射的时间范围称为发射窗口。目前我国航天发射采用的是共面发射技术，也就是当地球转到合适的位置、且目标飞行器的飞行平面经过发射台位置时，追踪飞行器。
　　
　　和“天宫一号”的发射相比，“神八”的发射时间节点要求更高。“天宫一号”的发射窗口宽度是15分钟，即在这确定的15分钟内发射都可以；“神八”则要求必须“零窗口”发射，即在预定时间分秒不差地发射―如果相差一秒，“神八”和“天宫一号”在天际追逐时就可能远隔7.9公里。
　　
　　“神八”发射前4小时，地面控制系统将根据轨道周期、轨道高度、轨道倾角、近地点幅角、升交点赤精、扁心率共6个参数来确定“天宫一号”的情况，之后将数据传输至发射场，发射场根据这些数据确定交会对接时间。这一时间确定后，其他时间节点依次倒推，最后才会得出“神八”发射的精确时间。
　　
　　关键词生命变异
　　
　　“神八”飞行期间，中德两国将利用装载在飞船上的通用生物培养装置，合作开展生命科学实验。此项合作是我国载人航天工程首次在空间科学应用领域开展的国际合作。空间实验共17项，其中中方10项、德方6项、联合实验1项。
　　
　　目前，国内已建起不少航天育种基地。如福建漳州的一个太空南瓜，可以长到120多斤；红辣椒亩产最高竟达5000公斤！之前发射的“神舟”系列飞船，也曾搭载过各式各样的农作物如苗木、土豆和空心菜等，返回地面后再种植，但大部分长出来的形态、产量还和原来一模一样。专家总结，能上太空的必须是没有发芽的胚胎，胚胎在太空失重状态下受到高能辐射后，才能发生基因变异。这次上天的包括玉米、萝卜等种子，还有一种类似于虫草的铁皮食斛。
　　
　　关键词如何眺望“神八”？
　　
　　“神八”绕地球一圈时间为90分钟，这就意味着，每24个小时里，“神八”将在地球上方350公里的高度掠过16次。从酒泉卫星发射中心升空后，长征二号F火箭载着神舟飞船向东南方向飞去，掠过中部广大地区和广东省后，会沿太平洋-南美洲-大西洋-好望角-亚洲这一轨道，和赤道保持42度夹角飞行。
　　
　　在火箭升空和“神八”返回阶段，方圆百公里的群众能凭肉眼看到它们。但由于飞船本身不发光，只有在被太阳照亮、同时地面较暗的情况下，大家才能看到。所以从观测时间上来说，眺望“神八”的最好两个时间段为：黎明，天亮前1-2个小时；黄昏，太阳下山后1-2个小时。
　　
　　要想清楚准确地看到英武的“神八”，最好求助于专业的天文台。天文台会根据飞行速度、轨道等数据计算出“神八”的过顶时间，让大家都能一睹绕顶“神八”的风采。

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