为了共同演好一部空间交会对接的大戏，“天宫一号”和“神舟八号”将在太空中各进行两次180度的华丽转身。在太空快速飞行的过程中，两个庞然大物如何漂亮地实现转身动作呢？记者就此采访了中国航天科技集团公司空间技术研究院“天宫一号”副总设计师白明生，听他详解其中的奥秘。
演练转身 小试牛刀
天宫一号目标飞行器于9月29日由长征二号FT1火箭在酒泉卫星发射中心成功发射，并顺利进入预定轨道。“天宫一号”的太阳翼和天线展开后，建立了初始飞行状态，并逐渐调整自身运行轨道高度，进入距离地面约370公里的轨道飞行。
其间，科研人员一直跟踪检查着“天宫一号”各系统的工作状况，并进行“天宫一号”的首次转身演练，为真正实现与“神舟八号”的无人交会对接试验“热身”。
现实中的交会对接是一个相对缓慢并且极其精细的过程。“天宫一号”与“神舟八号”在茫茫宇宙中实现交会对接，犹如在太空穿针引线一样困难。
因为太空飞行的航天器速度极快，在对接过程中，如果计算数据稍有不准，就可能出现“失之毫厘，谬以千里”的情况，无缘此次“牵手”，甚至直接导致相撞事故的发生。
由于“神舟八号”发射升空后是跟随在“天宫一号”后面做追赶动作的，要实现交会对接，“天宫一号”必须首先来个180度的转向，使两者的对接机构能够“面对面”。所以，在“神舟八号”发射之前进行的这次转身演练极为关键。
白明生告诉记者，研制人员10月4日已利用控制系统实施了这次180度的转向演练，确保“天宫一号”可以按预定设计转身，并且各项参数都能满足对接要求，之后再转回来，以此验证“天宫一号”完全具备正向、反向正常飞行的能力。
天宫转身 等待神八
“天宫一号”的转身演练顺利完成后，就掉转方向继续正常飞行。为了完成与“神舟八号”的交会对接，“天宫一号”早在“神舟八号”发射前就开始了降轨调相工作，即进入高度约340公里的对接轨道，倒转飞行方向，以“倒车”的姿态继续向前飞行。据了解，“天宫一号”的降轨调相会一直持续到“神舟八号”发射的前一天。
“神舟八号”由长征二号F火箭发射升空后，经过多次变轨，会精确进入交会对接轨道位置。此时，“天宫一号”以极快的速度倒飞，速度能达到每秒7.8公里左右，做好与飞船对接准备；“神舟八号”则在后面加速追赶，逐渐缩小彼此距离，并逐渐控制自身飞行速度。两者距离越近，相对飞行速度越慢，直到两者最终接触，通过对接机构完成对接。
白明生打比方说：“交会对接过程就像一对情侣在谈恋爱，‘神舟八号’是主动追求的一方，在后面穷追不舍；‘天宫一号’也很想与‘神舟八号’接近，于是就早早转身等待，却又故作矜持地慢慢向后退，最终他俩将零距离地相拥到一起。”
合二为一 再次转身
“天宫一号”和“神舟八号”对接成功形成一个组合体后，科研人员将在地面启动组合体控制模式，由“天宫一号”的控制系统来“掌舵”控制组合体的飞行，并将在几个小时后进行首次组合体的180度转身调向。
“就像两人跳交谊舞要转身一样，‘天宫一号’像男舞伴一样发挥主动作用，而‘神舟八号’则像女舞伴那样配合着其转身。”白明生形象地打了个比方。由于组合体的质量增加了一倍，转身的难度变得更大，组合体整体转身过程中，“天宫一号”成为主动的一方，“神舟八号”则起配合作用。
整体转身完成后，“神舟八号”跑到了前面，因为处于停靠状态，为节省能源，其发动机不再工作，完全靠“天宫一号”来控制，由“天宫一号”在后面推动整个组合体向前飞行。
“‘天宫一号’与‘神舟八号’的交会对接在一般人看来似乎并不复杂，但在太空中，两个高速飞行的航天器对接的难度非常大，这其中，精确的总体设计技术和控制技术是关键。”白明生说，在对接过程中，从二者距离较远时就要开始进行粗略瞄准，待到距离较近时就一边进行调整一边进行精细瞄准，符合对接精度后才互相靠拢；若是稍有误差，无法实现对接，就立即发出指令，让二者暂时远离，重新寻找机会进行再次对接。
告别天宫 神八返程
组合体飞行任务完成后，地面人员向“神舟八号”下达分离指令，它就得告别热恋多日的情人——“天宫一号”，踏上归程。分离后，“神舟八号”将缓缓地调转身姿180度，形成与“天宫一号”行驶方向一致的姿态，加速飞行，进入返回地面程序。
“对于发动机、供电系统、控制系统等，我们都设计了备份，无论是单体转身还是组合体转身，研制人员都为潜在风险提前谋划了对策。一组设备出现故障，会自动切换到另一组设备上。”据白明生介绍，“天宫一号”13个分系统和“神舟八号”14个分系统必须默契配合，才能顺利完成转身和对接。研制人员已将整个转身对接操作细化到每一个指令，转身对接过程中任何系统出现故障都有应对措施。
“天宫一号”、“神舟八号”在完成交会对接任务中分别做的两次180度华丽转身，无疑会为交会对接这幅太空画卷增添亮丽的一笔。（宋丽芳 刘淮宇）
来源：中国航天报
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