神舟12號載人飛船只用了6.5個小時就成功與空間站和核心艙、天舟二號貨運飛船組合體交會對接,這意味着我國3名宇航員可進入空間站組合體內繼續接下來為期3個月的工作任務。
這次對接給人的第一印象就是快,按照以往飛船發射後需要等上幾天再對接,而這次上午發射、下午對接,許多網友還未有「充分準備」。要知道神舟十號是2013年6月11日發射升空的,等到6月13日才與天宮一號對接。
而2016年發射的神舟十一號在10月17日已經在太空「翱翔」,10月19日天宮二號才與之對接成功。當然,飛船、空間站對接涉及到一系列因素,既有客觀條件制約,也有技術成熟度等問題,而這次神舟十二號則實現了華麗轉身。
那麼都是哪些因素助力飛船、空間站快速對接呢?
我國自主研發的快速交會技術在其中發揮了重要作用。該技術主要依靠飛船內置的控制計算機根據現場狀況、條件及在空間站核心艙配合下,自主計算和執行軌道選擇、角度矯正及速度控制,大大減少了地面飛行人員的工作量和工作時間,節省的時間轉化為了對接時間。
比如這次的神舟12號為達到最佳對接狀態自行變軌6次,與此同時,空間站提前降至了370左右的最佳高度,兩者顯然達成了「默契」。快速交匯技術彙集了我國航空人才的專業知識及創新,為確保此次對接圓滿成功,已在地面各種「惡劣」環境下模擬數次,用身經百戰形容一點也不過分。
另外擁有高效計算能力的芯片,曾一度被國外「卡脖子」,但神舟12號及空間站組合體所需要的芯片完全實現自主可控,比如飛船採用的控制計算機、數據處理計算機均採用了國產CPU芯片。正是有自主可控的優勢,我國科研人員結合神舟、空間站特性實現完美「私人定製」,性能得到大幅提升。
我國悄無聲息卻威力巨大的北斗導航系統也深度參與其中,在飛船內置了北斗導航終端,在導航計算及返回後的搜尋定位中發揮作用。
我國是繼美國、俄國後世界上第三個掌握飛船、空間站等對接技術的國家,2021年美國飛船在太空翱翔8個小時後才有空間站對接,這也是為何我國對接技術以快、准著稱的原因。
飛船對接、分離存在哪些黑科技?
神舟12號飛船是推進艙、返回艙、軌道艙三艙結構,總長9米左右,重達8噸,所以要成功實現對接、分離必然有些黑科技,否則實在難以想象如何跨越萬里之外將一根線插入針眼式的難度。
飛船與天和空間站核心艙對接後,形成一個密閉通道,航天員能夠順利進出。難點是太空中無空氣、無阻力,兩個金屬挨得太近就會焊接在一起,這種現象即業內人士常說的「冷焊」。為避免冷焊發生,我國科研人員研製了一種特殊的「保護膜」,將其塗抹在對接結構上後,既有潤滑作用,也有隔絕效果,冷焊就不再發生了。
神舟12號飛船要3個月後才分離,而科研人員在地面測試中已將保護膜延長到了6個月,也就是說隨時能做到分離且無阻礙!
再者運動中的飛船與太空站雖然是對接,實質也是另一種形式的「碰撞」,稍有不慎就可能偏離!為解決這一問題,科研人員根據大樓、橋樑等建築物原理,首次提出了在飛船按照阻尼器的設想,並成功實施。因為在對接結構增加了阻尼器,飛船、核心艙對接過程中產生巨大、多餘撞擊力就可以緩衝掉,飛船穩定性迎刃而解。當然,過程及細節絕非文章描述得這麼容易,畢竟不像百米大廈里阻尼器,這裡衝擊力緩衝到什麼程度都要經過充分計算!
可喜的是添加了阻尼器的對接機構以走向了產業化批量生產,交付時間由過去的10個月壓縮到了6個月,每年可產6套以滿足航天需求。而且今後由此延伸出的技術或許走向市場,或帶來一系列產品升級!
神舟12飛船成功發射,所藏着的黑科技遠不止這些,這些都是我國科研工作者夜以繼日研發的成果,為他們點贊。■
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