天舟五號的“快”如何實現

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從按下火箭發射按鈕，到與空間站成功交會對接，11月12日發射升空的天舟五號貨運飛船僅用時兩個小時，就改寫了由國際空間站俄羅斯聯盟號飛船MS-17于2020年10月14日創造的3小時3分鐘紀錄。快速交會對接技術成功在軌實施，標志著中國航天交會對接技術取得新的突破。

“快”是天舟系列貨運飛船的顯著特點，也是核心難點。為了攻克和掌握自主快速交會對接技術，航天科技集團五院GNC（飛船制導、導航與控制）系統的研制人員向技術高峰發起了沖鋒。2017年9月12日，我國利用天舟一號成功開展與天宮二號空間實驗室的6.5小時快速交會對接在軌試驗，成為世界上第三個掌握近地快速交會對接的國家。2021年以來，天舟二號、天舟三號、天舟四號在與天和核心艙交會對接時，均采用自主快速交會對接方案，實現了技術的持續進步。

據航天科技集團五院502所交會對接首席專家解永春介紹，與天舟貨運飛船此前的6.5小時快速交會對接相比，天舟五號主要從兩方面進行了方案調整：“一是優化交會對接的控制制導策略，將遠距離導引過程由多圈次壓縮為不到一圈，將多次變軌壓縮為兩次綜合機動，使得該部分用時由原來的4個多小時減少到約1個小時；二是在近距離自主控制段，減少了多個用以確認飛船狀態的停泊點，類似動車組減少經停車站數量一樣，加快了接近速度，使得該階段時長由兩個多小時縮短為約40分鐘。”

“嚴格來說，2小時交會對接并非我們為天舟五號增加的新功能，之前的天舟飛船也有這個功能，只是因為該模式對飛船飛行狀態的要求較高，所以未曾在軌實施。”解永春表示，2小時交會對接只是飛船交會對接的一個選項，飛船的GNC系統可以根據火箭入軌情況自主選擇不同時長的交會對接模式，“除了2小時快速交會對接，還可以選擇3小時、5小時和6.5小時方案等”。

天舟五號實現2小時快速交會對接，對于中國空間站的長期在軌運營具有重大意義。在解永春看來，這不僅意味著運輸時長的大大縮短，使運輸特殊鮮活試驗品成為可能，而且能夠極大增強太空緊急救援能力。“從6.5小時到2小時，既標志著我國自主定軌技術和姿態軌道控制的精度更高、綜合制導技術水平更高、飛控流程更加優化，也標志著交會對接的模式更加多樣化、功能更加豐富、適應能力更強，即我國的空間交會對接技術日趨成熟。”

此次交會對接任務是在中國空間站有人駐留的情況下進行的。為了進一步提高近距離交會對接過程的可靠性，天舟五號貨運飛船還具備在故障情況下手控遙操作交會對接的備份能力。“飛船靠近并貼緊空間站時，航天員同步在空間站內密切關注著飛船的各個動作和各項參數。當對接圓滿完成、飛船妥妥停穩后，航天員就可以進入飛船，拿到來自遙遠地球的‘家鄉貨’了。”解永春補充道。

關鍵詞： 航天科技 中國空間站 制導技術