郭兆炜  本报记者 付毅飞  操秀英

    4月20日19时41分，中国首艘货运飞船天舟一号在文昌航天发射场发射，之后这位“太空快递员”将与天宫二号空间实验室进行自动交会对接。

    航天器的交会对接常被喻为“太空之舞”，该技术是建设载人空间站的关键。我国是继美国、俄罗斯之后，第三个独立掌握近地轨道交会对接技术的国家。

    从2011年开始，神舟八号、九号、十号飞船先后与天宫一号交会对接，系统验证了自动、手动交会对接等关键技术。

    2016年，神舟十一号与天宫二号交会对接，更标志着我国走向该技术的成熟应用阶段。

    刚刚拉开序幕的天舟一号任务，是我国空间站正式建设前的最后一次实战。其间，天舟一号将与天宫二号3次“共舞”，向交会对接技术的更高“段位”发起挑战。

    第一舞：阳光下的“牵手”

    中国航天科技集团公司五院（以下简称五院）天舟一号副总设计师张强介绍，由于天舟一号的发动机配置数量、推力大小和神舟飞船都不一样，所以本次任务的交会对接，实际上是对现有技术新的验证。

    比起神舟飞船兄弟们，天舟一号的“舞技”大有提高。

    过去神舟飞船和天宫目标飞行器在对接前，要先一点点“挪动脚步”，慢慢把位置对齐。而天舟一号已具备360度相位差的交会对接能力，和天宫二号在飞行轨道的任意相位差条件下，均可实现完美“牵手”。天舟一号上还新增了星敏感器，能确保交会对接过程中姿态更加精准。

    另外，与以往交会对接要避开阳光不同，此次任务中，新研制的光学成像敏感器将首次在阳照区开展工作。就像人们迎着阳光看天空一样，这要求敏感器等设备在刺眼的光照环境下找到目标，条件极为苛刻。这次试验将有力检验我国“全天时”交会对接能力。

    第二舞：眼花缭乱的“芭蕾”

    第一支舞跳完后不久，天舟一号和天宫二号将分开手，拉开距离，摆好架势，上演新的舞蹈。

    这一次，天宫要转体180度，天舟从它下方绕飞，同时也转体180度，加速赶到天宫前方，从“前向”与它对接在一起。这一串令人眼花缭乱的动作，如同一段“太空芭蕾”。

    五院天舟一号GNC（制导导航与控制）系统主任设计师刘宗玉介绍，绕飞是一种高难度太空动作，需要飞行器进行多次变轨和姿态机动来完成。绕飞主要在空间站多个舱段组装，或是飞船需要腾空对接口时应用。天舟一号绕飞并前向对接，正是为了确保未来航天器能从多个方向与空间站对接而进行的演练。他说，未来我国空间站建设中不仅规划了前后向水平对接，还有径向垂直对接。

    此前神舟十号载人飞船也开展过绕飞试验，与之不同的是，天舟一号此次是全自动绕飞。当绕飞指令发出后，天舟的GNC系统会自主规划出最优绕飞轨迹，自动进行变轨控制及姿态机动，无需操作人员干预。

    第三舞：用“桑巴”取代“慢三”

    神舟飞船完成交会对接，全过程需要大约2天时间。如果将其比作节奏舒缓的“慢三”，天舟一号与天宫二号的第三支舞，则像一段明快奔放的“桑巴”。

    在天舟一号任务末期，五院科研人员为它和天宫安排了一次快速交会对接试验，将验证仅用6小时完成对接全过程的系列支撑技术。

    该技术一旦验证成功，将大大缩短航天员在飞船狭小空间里滞留的时间，减少不必要的体力与精力付出；还有利于将生物制剂等不宜长期运输的物品尽快送达空间站。此外，如果航天器遇到突发紧急情况，快速交会对接有助于迅速实施抢修与紧急救援，能进一步地保证航天员的生命安全。

    为了练就这项绝技，科研人员突破了航天器自主导航测定轨、自主快速制导等技术，将复杂的测定轨算法和远距离导引技术工程化，把原来远距离导引段需要地面干预的工作，交由航天器的计算机自主进行。

    交会对接技术的应用不仅局限于载人空间站建设，在深空探测任务中也将发挥巨大作用。五院航天器设计专家邵立民表示，该技术将支撑实施在即的嫦娥五号月球采样返回任务，未来还将广泛应用于各类深空探测工程中的飞行器组合。