“天舟”再楫向“天和”

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天舟四号货运飞船入轨后顺利完成状态设置,于北京时间2022年5月10日8时54分,采用自主快速交会对接模式,成功对接空间站天和核心舱后向端口。

交会之路千万条,对接一式定乾坤

2011年11月3日,神舟八号与天宫一号完成“天神之吻”,我国首次空间交会对接试验获得成功。交会对接技术是建设空间站的关键技术,是空间站实现“1+1=1”的前提。此后的十年间,相继有不同的航天器,完成了十余次不同类型的交会对接,奔赴了一场场宇宙级的浪漫邂逅。2012年,神舟九号载人飞船与天宫一号完成我国首次载人交会对接试验,航天员刘旺打出了漂亮的太空“十环”。2017年,天舟一号货运飞船与天宫二号空间实验室分别完成自动交会对接、绕飞及第二次交会对接、自主快速交会对接。2021年,神舟十三号首次成功对接于天和核心舱径向端口,天舟二号先后与核心舱进行了4次交会对接,完成了手控遥操作交会对接等多项拓展应用试验。

“其实,不管是手控还是快速自主交会对接,后向、前向亦或是径向交会对接,都是交会的方式与方向不同,我们的产品要保证的是最终的对接动作完美无瑕,确保形成稳定密封的组合体。”中国航天科技集团八院控制所载人航天型号技术负责人王有波说道。

据王有波介绍,从神舟八号与天宫一号的“太空初吻”开始,控制所就一直承担着各类航天器对接机构分系统控制单机的研制工作。控制单机相当于手臂关节里的神经元,在接收大脑的行动指令后发出控制指令,控制驱动器驱动相应的机械结构完成对接动作。

“从直播视频里看,我们会感觉对接过程是瞬间完成的,就像两块乐高积木‘咔哒’组合到一起,实际上整个过程包含了接触、捕获、锁紧、密封等一系列动作,从对接准备指令发出到对接锁紧完成,近20分钟时间里,十余个动作一气呵成,每一步都在控制单机的操控下进行。”王有波解释道。

“把每一次都当作第一次”

自货运飞船立项开始,控制单机研制团队在充分继承天宫一号与神舟飞船控制单机研制的基础上,在货运飞船控制单机上首次采用DSP+FPGA的设计架构,“具有强大计算能力的DSP支撑快速自主交会对接流程核心算法,具有快速逻辑信息处理优势的FPGA实现产品接口通讯和I/O功能。”中国航天科技集团八院控制所载人航天型号技术副负责人丁承华介绍道,可以做到对接时行云流水,分离时干脆利落。

“从天舟一号到天舟四号,虽然产品并没有经历较大的技术状态更改,也并不是Ctrl+C与Ctrl+V那么简单。”中国航天科技集团八院控制所载人航天产品主管设计师赵飞说道。除了技术的不断迭代与优化,每一批正样产品交付后,团队会对产品研制过程中的测试数据进行纵向对比,并与天舟一号、二号、三号的测试数据进行横向对比,考查产品的数据一致性。对产品可靠度进行再分析、产品安全性进行再复核,开展各类专项复查,确保产品状态可靠。“把每一次都当作第一次,是我们对待每一次任务的初心。”

从神舟到天舟、再到天宫,控制所承研的电子单机产品数量和种类都有了飞跃式增长,在核心舱、实验舱、载人飞船、货运飞船、巡天望远镜等产品研制并行开展的情况下,如何最大程度的“合并同类项”是团队一开始就思考的问题。按照包络化、模块化的设计思路,所有产品都采用了层叠式结构,相似产品确保内总线定义一致、部分电路模块、组件可以通用,10多个电路模块已经达到通用模块标准。




  作者:史博臻 陈葆娟

  编辑:唐玮婕

责任编辑:戎兵


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