经6.5小时的追逐,神舟二十号飞船终于完成对接,可以更短时间吗?

光电科技君 2025-04-25 09:38:15
经过6.5个小时的追逐,神舟二十号飞船终于完成对接,可以更短时间吗?

先说答案:当然可以!但是目前还不是最佳选择。

载人航天,人命关天。无论什么时候,我们在载人航天活动中都以航天员们的安全作为第一要义,也是一切组织计划的基础。神舟二十号载人飞船此次采用6.5小时自主快速交会对接方案,主要是基于航天员安全、技术验证和空间站运营需要设定的。

其实,按照天舟五号货运飞船此前验证,我们已掌握2小时超快速对接技术。未来在神舟载人飞船上实现4小时方案,乃至2小时方案都是完全可能的。

这次任务采用6.5小时快接方案,其实还是留了很多压缩空间的,神舟二十号在对接空间站前需要经过6次变轨,每次变轨都需要精确控制能源消耗,并且确保安全性。

飞船到达预定轨道后,需从核心舱后下方52公里处逐步接近,并在前向200米停泊点完成180°转向,此次对接是径向对接,要充分考虑组合体运动干扰,避免碰撞风险。

就这就比咱们要出差,路上的时间还是要留足的,都是常态化任务,也没有必要着急忙慌的。到了高速下道口,提前减速,按照规则从超车道,经过多次变道,进入匝道,然后进入收费站。要是真急了眼,在合规的情况下,省十几分钟、几十分钟其实也可以,但是乘客们可就都有点胆战心惊了。

同样,航天员们虽然一直在接受训练,更快速度变轨、对接在技术上即便可行,也要考虑他们的感受。过快的对接意味着更大的身体过载,比如如果实现2小时对接,航天员们需要承载4-5G加速度,而6.5小时方案将过载控制在3G以内,减轻航天员因长时间失重叠加高过载引发的不适。

值得强调的是,现在的空间站是一个完整体:“三舱三船构型”,也就是天和核心舱+问天、梦天实验舱+天舟货运飞船+神舟飞船组成,整体质量超过了60吨,神舟二十号前去对接的时候,一定是让它去慢慢追逐这个庞然大物的,而不是让空间站“刹车”等新飞船。这既是为了安全,也是为了节能。

目前,俄罗斯联盟号飞船对接国际空间站最快速度是3小时,他们采取的方案主要原理就是减少变轨次数,采用"超相位轨道"缩短绕飞圈数,然后实施对接。

我们其实也掌握了这个技术,也进行了验证,只不过暂时还不需要这样做。一方面,咱们在2022年天舟五号货运飞船任务进行了验证,另一方面新一代载人飞船"梦舟"的智能控制系统,可以实现3小时对接。

另外,我们还可以使用空间站配置机械臂辅助对接系统,可减少飞船自主调姿耗时。同时新研发的空天往返航班化飞行器也会进一步缩短时间。

值得一提的是,神舟二十号已搭载新型北斗三号导航天线,定位精度达厘米级。我们还正在测试"多圈绕飞快速对接算法"来减少变轨次数,还有验证激光雷达+量子导航技术去实现2小时对接目标……

但是,最终压缩的时间可能还会保持在3小时对接上,也就是2小时任务+1小时冗余,这主要还是为了安全,保留应急时间窗口期。

笔者认为:速度是一种信仰,但是安全才是基座。

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光电科技君

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