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已能2小時對接空間站,全球最快!為何神舟二十仍用6.5小時方案?

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2025年4月24日,神舟二十號載人飛船成功發(fā)射,繼續(xù)采用6.5小時自主快速交會對接模式,與天和核心艙徑向端口完成精準對接。

目前全球僅中美俄三個國家掌握了獨立的載人航天技術(shù)??臻g交會對接技術(shù)作為載人航天的核心技術(shù)之一,既然中國幾年之前便已掌握兩小時快速對接技術(shù),比俄羅斯的三小時還快,那為什么這么久了,神舟20號成功發(fā)射后仍然繼續(xù)沿用6.5小時的方案,而不采用兩小時快速對接方案呢?

俄羅斯迄今最快的對接紀錄是3小時3分鐘,由2020年10月14日發(fā)射的聯(lián)盟MS - 17載人飛船創(chuàng)造。當(dāng)天,聯(lián)盟飛船搭載3名航天員,經(jīng)過3小時3分鐘飛行,僅繞地飛行兩圈就完成了與國際空間站的對接。

俄羅斯聯(lián)盟號飛船能如此快速地完成對接,是因為采用了“快速追蹤軌道”技術(shù)。該技術(shù)通過精確計算和控制飛船軌道,大大縮短了追蹤空間站的時間,最快僅需三小時就能完成對接。目前,俄羅斯的這一快速對接技術(shù)已經(jīng)非常成熟,例如2025年4月8日發(fā)射的聯(lián)盟MS - 27載人飛船,也僅用3小時10分鐘便完成與國際空間站的對接。

我國最快的對接紀錄是2小時,由天舟五號貨運飛船于2022年11月12日創(chuàng)造。當(dāng)天,天舟五號貨運飛船在發(fā)射升空后,采取自主快速交會對接模式,成功對接于空間站天和核心艙后向端口。這一成績打破了此前俄羅斯聯(lián)盟號飛船MS - 17保持的3小時3分鐘的交會對接最短用時紀錄,創(chuàng)下了飛船與空間站的最快交會對接世界紀錄。

中國的2小時快速對接技術(shù),其核心在于通過北斗導(dǎo)航系統(tǒng)的實時軌道修正和優(yōu)化變軌策略,大幅縮短對接時間,是我國技術(shù)人員在當(dāng)前技術(shù)條件下探索出的一種極限可能性,能在最短時間內(nèi)完成飛船與空間站的對接,大幅提高任務(wù)效率。

但采用此方案,飛船需短時間內(nèi)連續(xù)實施多次密集變軌,對各方面保障條件要求較高。并且,載人飛船與貨運飛船對安全性和舒適性的要求不同。這一技術(shù)目前僅在貨運飛船上驗證,因此尚未全面應(yīng)用于載人任務(wù)。

6.5小時交會對接方案經(jīng)過神舟十二號、十三號等多次載人飛行驗證,技術(shù)成熟度高,在各系統(tǒng)配合、應(yīng)對突發(fā)情況等方面表現(xiàn)出較高的可靠性,是一種較為穩(wěn)妥的方案。在不能保證近乎絕對安全可靠的情況下,仍然沿用6.5小時方案是最優(yōu)選擇。況且航天員也不趕時間,不差那幾個小時。

而航天一哥,美國載人飛船迄今的最快的對接紀錄是16小時,由2022年4月27日發(fā)射的SpaceX Crew - 4載人龍飛船創(chuàng)造,比我們的6.5小時還慢得多!

其實,除了2小時和6.5小時對接方案,我國也成功開展過3小時對接方案。2024年1月18日,在綜合考慮2小時方案“快”和6.5小時方案“穩(wěn)”特點的基礎(chǔ)上,天舟七號貨運飛船采用了3小時交會對接方案,順利完成與空間站核心艙后向交會對接。

相比2小時方案,3小時方案飛行時間稍長、節(jié)奏稍緩,對各系統(tǒng)的壓力較小,既具備類似6.5小時方案的可靠性,又有助于減輕飛控壓力,提高任務(wù)整體應(yīng)對故障的能力。未來我國載人飛船與空間站的快速對接很有可能會采用三小時方案,而不是兩小時方案。

從從神舟八號飛船與天宮一號空間實驗室首次交會對接采用2天交會對接模式,到神舟十二號的6.5小時,再到天舟五號的2小時,每次突破都建立在充分驗證基礎(chǔ)上。即使掌握2小時技術(shù),仍選擇6.5小時方案,體現(xiàn)了我國對載人航天“零失誤”的嚴苛標準,展現(xiàn)了航天工程“穩(wěn)妥可靠、萬無一失”的核心原則。例如,神舟二十號任務(wù)期間,神舟二十一號船箭組合體就已在發(fā)射場待命,執(zhí)行“滾動待命”救援任務(wù)。

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