天宫一号与神舟九号载人交会对接任务的最主要任务之一,就是验证手控交会对接技术。目前,我国已经掌握了自动交会对接技术,为什么还要实施手控交会对接呢?自控交会对接和手控交会对接,到底哪个更可靠?放眼全球,盘点一下世界航天强国的做法,或许能够找到答案。
早期,美国和苏联作为两大世界级航天强国,多由航天员手控操作完成交会对接。斗转星移,美苏两国在几十年间均相继发展了交会对接的手控和自控技术,但不难发现,美国更重视采用手控技术,而苏联则更看重自控技术。
美国研究人员在双子星座号飞船计划的经验总结中认为,“在交会操作中航天员广泛参与是可行的。航天员能够指导制导系统完成主要操作,而且在制导系统失灵时也能完成各飞行阶段的任务。此外,航天员还能发现和检查出系统故障,并采取措施确保飞行任务的完成……”
据专家分析,美方更倾向于通过手控手段完成空间交会对接,是因为人具有分析、判断和决策能力,可以及时修正交会对接系统中的错误,排除故障,提高交会对接任务的成功率。另外,手控不仅比自控更节省燃料和时间,还能最大限度地减少载人航天器的自动控制数量、复杂性和重量。
当然,就如同“少林”和“武当”两大流派各有千秋一样,载人航天的手控和自动交会对接技术也各有所长。
苏联认为,机器具有记忆强大、计算精准、耐力持久等诸多优势。因此,航天器在交会对接过程的自动化是未来空间飞行所需要的。当然,自动交会对接的优势还有不需要生命保障系统,可靠性高,又无需考虑人员救生问题等。
他们认为,尤其是交会对接的最后靠拢段,纯“手工”对接方式的困难显而易见,比如航天员的肉眼无法精确判定追踪器是否处于目标飞行器的正后方。同时,他们也很难通过图像判断两个航天器是否处于零相对速度,相应地他们的控制也有一定的延迟等。
尽管苏联大力发展自控交会对接技术,但并没有完全放弃采用手控交会对接。这与他们曾经历的一次教训有关——1976年10月15日,苏联“联盟23号”飞船与“礼炮5”号空间站相距不到100米时,自动对接系统发生故障。通常在100米内,航天员可以进行手动控制的对接,但由于参加此次飞行的两名航天员没有进行过手控交会对接训练,地面控制中心没有时间排除故障,最终导致了对接失败。
后来,苏联的交会对接逐渐转变为自动控制和人工控制相结合的模式。
“自动控制交会对接系统的人工控制模式能提高对接任务的成功率,而不是为了更安全。”专家说。当飞船控制系统发生故障时,多数情况下航天员恢复系统工作的能力要优于自动装置。
“我国将发展以自动交会对接为主,手控交会对接为辅的模式。”专家认为,未来的发展趋势是手控和自控相结合的“双保险”模式,两者的任务分配要考虑航天员和自动控制系统的能力和限制,制定出人机最优合作计划来实现交会对接的“万无一失”。(杨蕾)
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