天宫二号与神舟十一号如何对接？
- 来源：OFweek工控网
- 2016/10/17 11:15:3837903
天宫二号与神舟十一号如何对接？
两名太空人在太空30天，将进行航太医学、太空科学实验和太空应用技术、在轨维修技术、太空站技术试验以及科学普及活动。
报道称，神舟十一号载人飞船的主要任务是，为天宫二号在轨运营提供人员和物资天地往返运输服务，进一步检验载人天地往返运输系统的功能和性能，特别是太空站运行轨道的交会对接技术；与天宫二号对接完成后太空人中期驻留试验，考核太空人在组合体内的生活、工作和健康情况，以及太空人执行飞行任务的能力。
天宫二号与神舟十一号如何对接？
天宫二号和神舟十一号的空间交会对接是搭建“太空之家”的重要一步，其间，两者从相距150米到终完成对接的阶段技术难度大、风险高。
在高速情况下毫厘不差地对接在一起，一双犀利而的“对接天眼”*。在此次任务中，中国航天科技集团五院技术人员推出了全新升级的“对接天眼”——光学成像敏感器(CRDS)，它由位于运输飞船上的相机和位于目标飞行器上的目标标志器组成。
与在天宫一号上运用的代产品相比，升级版的CRDS产品在太阳杂光抑制能力、识别目标敏感度上有了大幅提升。
航天科技集团五院技术人员龚德铸介绍，在太空中，太阳光的照射强度是地球上的3到5倍，飞行器的“眼睛”在交会对接时很容易被闪坏，正因太阳杂光对产品的导航影响，以往交会对接时要选择光线合适的时机，抢抓一天中为合适的数小时“窗口期”。
天宫二号和神舟十一号已经可以实现准全天候实时对接，这将有力地支撑航天器在太空进行突发维修补给或航天员应急救生。
此外，五院技术人员还将敏感器捕获时间提高了一个数量级——由原来的约十秒缩短至不到几百毫秒。
“这个时间就好比司机在开车时被强光晃到眼睛之后恢复正常视力的时间，‘眼睛’从看见目标到做出判断的响应时间也大大缩短。”航天科技集团五院敏感器设计师刘启海说。
与此同时，该产品在精度、重量、功耗等关键技术指标方面均超过了同类产品水平，更好地保证了交会对接过程的安全性。
我国个真正意义上的空间实验室“天宫二号”的成功发射，标志着我国迈向空间站时代。在成功发射后，昨天“天宫二号”先后完成了两次轨道控制。
9月16日凌晨2点45分，天宫二号空间实验室进行了圆化轨道控制。当天下午4点58分59秒，天宫二号再次点火调整，进入380公里的预定轨道，目前状态一切正常。
交会对接：必须找得到
达到380公里的预定轨道并没有结束，因为等下个月神舟十一号发射前，天宫二号还将进入高度为393公里的对接轨道等待与神州十一号的交会对接。
航天器的交会对接，步就是要让两个飞行器在彼此距离相隔上万公里的太空能互相找到，这可不是一件容易的事。
航天科技集团五院载人航天总体部系统工程研究室副主任王为：交会的话就是指这两个航天器接触之前，它们慢慢的接近的这样一个过程，要用这个准确点就是说，要求它同一时间，两个航天器在同一时间到达轨道上同一个位置，而且是要一个近似相同的速度。
如果说天宫二号是太空的一个太空旅馆的话，那么神舟飞船就是运送旅客的交通工具。神舟飞船要想将旅客安全送到旅馆，首先要找到天宫二号的位置。在这个过程中，要靠天上和地面多双眼睛的帮忙。
航天科技集团五院载人航天总体部系统工程研究室副主任王为：交会对接比较远的时候，因为两个航天器说白了，它们自己还不能互相看见自己，所以这个时候，我们就靠地面来进行测量，另外咱们国家也有了中继卫星，可以从高处来测量两个飞行器的轨道。
在这个你追我赶的过程中，两个飞行器不仅要找到对方，还要控制住自己的速度，因为在太空，两个航天器承受不了一个热烈的拥抱。
航天科技集团五院神舟十一号飞船总设计师张柏楠：实际上在飞船发射进入轨道的时候，距离它要对接的目标（天宫二号）大概得有上万公里，在这么远的距离上，不仅仅是追上，还要保证相对的速度非常非常小。如果速度非常大的话，轻的把两个飞行器给撞跑了，重的就有可能撞坏了。
飞船入轨后，地面人员将根据两个飞行器轨道的偏差来控制飞船变轨，经过若干次修正之后，飞船将一点一点接近天宫，直到相距约50公里的位置。
航天科技集团五院神舟十一号飞船总设计师张柏楠：50公里是一个进入到就像高速公里的入口似的，到50公里的时候，（神舟十一号）飞船就能够看到（天宫二号）目标飞行器了。
神舟飞船经过2天的飞行，终与天宫相见，接下来它们就要进行对接了，而这个过程需要两个航天器自主完成。所以它们需要不断地确认位置关系，调整自己的姿态和速度，做到步调一致才行。
航天科技集团五院载人航天总体部系统工程研究室副主任王为：所以这个时候就要靠追踪飞行器（神舟十一号）上，它探测的一些相对测量的敏感器去搜索目标飞行器（天宫二号），捕获以后建立两个飞行器之间相对的这个测量关系。然后在追踪飞行器得到这些测量信息以后，通过它上面的计算机去自主的，在天上自主的计算，自主的控制，就是完全自动的去接近，然后终实现这个接触对接。
神舟十一号在与天宫二号接近的过程中，可以说是步步为营，每走一步就要停下来，以确保每一步都走得正确无误，直到终准确地和天宫成功牵手。
交会对接：必须对得准
完成交会任务完后，天宫二号和神舟十一号就要进入第二个过程：对接。所谓对接，简单来讲就像火车车厢之间的挂钩连接。
航天器之间的对接，也需要这样的过程，但是这个过程要更复杂、更有难度。要保证两个重达8吨多的飞行器严丝合缝地对接到一起，对精度有着非常高的要求。
航天科技集团五院载人航天总体部系统工程研究室副主任王为：其实交会的话，我们可以把它比喻成一个射击的过程。首先个你得看得准，你如果眼睛视力不好，看不到靶心的话，那肯定是打不准的，另外一个就是，你这个瞄准还有扣动扳机的过程，就控制过程要控的准，手不能抖，你手一抖就打偏了。
在对接的过程中，两个航天器的相对速度要从之前的每秒7.8公里降到每秒0.2米，神舟十一号飞船上有一个像手一样的捕获装置，它会先伸出手来把天宫二号紧紧抓住。
航天科技集团五院空间站系统总设计师杨宏：我们要靠飞船上的这个交会对接的测量敏感设备，来主动地捕获到（天宫二号）目标飞行器，然后再进行一系列逼近的这些操作，逐渐逐渐地来靠近，靠近到什么程度呢，两个飞行器要对接到一起，相当于说，一个插头上的插针要插到另外一方的插口当中，要这么高的一个精度。
要保证两个重达8吨多的飞行器高精度地完成对接，就如同靶场射击，对精度有着极高的要求。天宫和神舟飞船上的对接机构中，小到指甲大小的齿轮和针头大小的接口，都要严丝合缝对在一起。
航天科技集团五院载人航天总体部系统工程研究室副主任王为：两个飞行器从茫茫太空中几万公里，把它控到一块儿，就像这个大海找沙子，或者说这个多少公里以外，穿过一个针孔。
顺利完成对接之后，天宫二号空间实验室和神舟十一号飞船合二为一，形成了一个整体，开始在太空中的连体飞行。
交会对接：必须飞得稳
当天宫二号与神舟十一号飞船牵手成功之后，它们就成为一个太空中的小家庭，一同开始这趟太空之旅了。这时，天宫二号就成了这个新组建家庭的主心骨，它掌握着所有的控制权。
成为主心骨的天宫二号从此担起家里的重担，从飞行器的供电管理、姿态和轨道的控制，到地面的通讯全都由它说了算。
航天科技集团五院载人航天总体部系统工程研究室副主任王为：整个连接过程，不光是对接机构上的这个结构上的连接，还有这个舱内环境，供电，信息，要实现连通，才能真正成为真正意义上的一个组合的飞行器。
未来，空间站将是一个多舱段组合在一起的飞行器，不断会有实验舱来进行相互之间的对接。那么多个独立飞行器组合到一起，不能单打独斗，必须有一个管理员来维持秩序。
航天科技集团五院载人航天总体部系统工程研究室副主任王为：航天员要通过载人船要上到空间站上面来，然后回来之后要通过载人船回去。经常需要交会对接来进行这个人员的运送。（另外）货物通过交会对接到空间站上边来，把一些垃圾带走，就这个过程中交会对接也是扮演了一个非常重要的角色。
王为介绍，在完成空间实验室任务之后，下一阶段就要进入我国载人航天工程的第三步，开始建造空间站了。而交会对接，也将会成为空间站建设过程中的常态核心技术之一。
飞船如何保证与地面通信畅通？
神舟十一号飞船成功发射后，要确保与地面通信的实时畅通，就必须依靠由该院西安分院研制的中继终端。
通过与中继卫星天链一号实现“太空握手”，中继终端成为天基测控的重要终端。中继终端的应用，使我国的天基测控通信得以成为现实。从而在太空中搭建了地面与卫星，卫星与飞船之间的“天路”。
当神舟十一号飞船进入预定飞行轨道时，中继终端将计算出中继终端天线的指向数据。之后，中继终端中的转动设备将天线指向中继卫星天链一号，这样就完成了中继终端对天链一号的捕获跟踪，并向中继卫星发送数据，从而建立了从神舟十一号飞船到中继卫星再到地面站的数据传输链路。
在交会对接过程中，通过中继终端所搭建的天基测控通信系统，可以对天宫二号和神舟十一号飞船实现同时测控、同时进行高速数据传输，所建立的星间链路可以实时想地面传输交会对接画面。
在中继终端及中继卫星投入使用之前，对于神舟飞船的测控主要是通过地面测控站和海上测控站来实现对飞船的跟踪和监控，无法实现对飞船的实时跟踪测控。通过中继终端建立的天基测控通信系统建立之后，将对神舟飞船的测控覆盖率提高了70%以上。
为了进一步保障航天员的安全，提升飞船自主运行的能力，飞船系统设计了在轨自主应急返回的救生方案。
在载人交会对接中，由于任务的需要，神舟十一号飞船要频繁变轨，以往实行的地面计算落点的方式可以为航天员安全返回提供帮助。
一旦飞船与地面失去联系，导致地面指挥系统无法为飞船计算准确的落点，飞船将启动自主应急返回系统。
届时，由中国航天科技集团公司五院西安分院研制的仪表控制器应用软件将为保障航天员的安全再加一道重要的砝码。它可以进行轨道预报，并通过神经网络计算落点的控制参数，寻找落点的优选方案，进而实现飞船的自主应急返回。
航天员使用的太空APP有啥功能？
在神舟十一号飞船中使用的仪表控制器应用软件，就是航天员的智能APP。在这款由中国航天科技集团公司五院西安分院研制的软件中，汇集了神舟十一号飞船14个分系统的所有数据，而且能够显示与飞船和航天员相关的54幅页面图，还能够为飞船的自主应急返回寻找佳的落点。
那么，航天员使用的太空APP长什么样?有什么特点?又能够为航天员提供什么样的便利呢?
据开发这款APP的西安分院介绍，在航天员所使用的仪表下方，有一排分别标着姿态综显、地图环控、计划热控、推进等一系列的按钮。航天员会根据飞行任务的需要选择相应的画面来显示。例如当航天员点击姿态综显按钮之后，与飞船相关的开机时间、轨道控制时间、飞行速度等近20项信息都会显示在屏幕上，航天员通过这些数据来判断飞船的状态。
在神舟十一号飞船上共有14个分系统，当飞船各个分系统开始工作的时候，所产生的数据会汇集到数管分系统，我们的太空APP就开始对数据进行汇总，并转换为航天员可以直观识别和操作的内容，终在仪表上显示出来。这样，航天员通过太空APP就可以时刻直观地掌握飞船各个系统的工作状态。
除了显示数字信息以外，航天员所用的太空APP还可以显示飞船全姿态图、彩色世界地图、交会对接画面等与神舟十一号飞船相关的54组画面。由于这款太空APP采用了独特的图形显示技术，实现了图形、文字的智能化处理，为航天员提供了更为清晰、直观、舒适的显示界面。这样的设计更符合人机工效学原理，提高了航天员的工作效率，减轻了航天员的负担。
在未来的空间任务中，还将根据需要适当开发具有部分娱乐功能的界面，以便缓解航天员的精神压力。
神舟十一号有哪些突破性价值？
此次神舟十一号载人升天的重要任务当然是科学研究，首先是航天探索的技术尝试和检验，如航天器的交会、对接，一方面地面人员将根据两个飞行器轨道的偏差来控制飞船变轨，经过若干次修正让飞船一点一点接近天宫，直到相距约50公里的位置。此外，神舟十一号的主要任务之一是开展航天员在太空中期驻留试验，检验神舟十一号与天宫二号对接体对航天员生活、工作和健康的保障能力，以及航天员执行飞行任务的能力，实际上也是太空中的人体生命科学研究。
太空生命科学研究在此次还有新的内容，由香港中学生设计的实验项目“太空养蚕”将随神舟十一号进入太空进行。这一实验是要证明在失重情况下蚕吐出的蚕丝是否会比较粗且韧性较强，因而可应用于不同范畴，例如制作航天服。所有这些研究既是纯粹的科学研究和太空探索，同时在客观上又是太空探索和科学研究的竞争。
早在1983年美国总统里根就首先提出了空间站（ISS）的设想，后来共有16个国家参与，于1993年完成设计并开始实施。这16个国家中，有美国、俄罗斯、加拿大、比利时、丹麦、法国、德国、意大利、南非、巴基斯坦、马来西亚等国家，没有中国。
在空间站筹划建设之初，美国就反对邀请中国参与，理由是太空空间站技术有军事用途。到了2011年，美国国会又通过一项法案，以国家安全为由，禁止美国与中国的航空航天计划有任何接触，中国被挡在空间站门外。2015年美国加州大学圣迭戈分校冲突与合作研究所又发布了一项“中国梦，太空梦”的报告，报告的结论之一是，中国正通过其太空项目，将自己转化成一个军事、经济、技术大国，并以牺牲美国领导力作为代价，这对美国利益有很严峻的影响。
然而，把中国全面阻隔在空间探索之外既不现实，也根本做不到。因为科学研究和太空探索需要科研人员的合作，尤其是在展望未来移民太空之时，国界、国籍、意识形态和种族的分界将全面消失和根本不起作用，因为太空这样的多维空间没有有形的界线。
2003年，中国次把宇航员杨利伟送入太空，成为*三个能把人送入太空的国家，之后又有多名男女航天员进入太空。接着中国掌握了太空行走和轨道对接技术，建立了自己的“小型空间站”——天宫二号，成为第三个拥有独立空间交会对接技术的国家。此外，中国也向月球发射了好几个飞行器，并计划发射火星探测器。
现在，中国又要在自己的“小型空间站”上进行航天之外的生命科学研究，虽然目前还赶不上空间站的生命科学研究，例如空间站上已经种植出了蔬菜，并且宇航员已经在试吃，还有在对小老鼠进行骨骼肌萎缩的研究，以便通过这样的研究找到阻止宇航员在经历太空旅行之后以及未来人类移民其他星球所必然要发生的骨骼肌萎缩的方法。但是，中国迎头赶上只是时间问题。在神舟十一号与天宫二号对接之前，今年4月6日，中国的实践十号卫星还搭载了牛、羊等家畜的体细胞、干细胞、精子等材料进入太空进行家畜航天生物育种实验。
面对*三个能把人送上太空的中国和第三个能建造空间站并能实施飞行器空间对接的国家，封锁已经完全没有意义了，而且，当中国的技术和太空科学研究更有成果后，会有更多的人主动前来合作，以开展更为广泛和有利于所有人的研究。
到了太空之后，需要解决的问题就是，合作才能完成研究并保证无论是航天员还是研究人员，抑或未来所有移民的安全和生存。
航天产业8000亿市场已经开启
国务院组织编制并于2015年5月8日正式发布了《中国制造2025》，对我国制造业转型升级和跨越发展作了整体部署，提出了我国制造业由大变强“三步走”战略目标，明确了建设制造强国的战略任务和重点，是我国实施制造强国战略的个十年行动纲领。
《中国制造2025》围绕经济社会发展和国家安全重大需求，选择*优势和战略产业作为突破点，力争到2025年达到地位或先进水平。重点领域是：新一代信息技术产业、数控机床和机器人、航空航天装备、海洋工程装备及高技术船舶、先进轨道交通装备、节能与新能源汽车、电力装备、农业装备、新材料、生物医药及高性能医疗器械。
航天装备主要指运载火箭，卫星、飞船、深空探测器等空间飞行器，以及相关地面设备等。航天装备水平是代表一国航天能力的核心标志，也是衡量国家综合国力的重要标志之一。
根据人民日报披露，截至2016年9月1日，我国长征系列运载火箭已飞行235次，成功率达到95.32%。“十二五”期间，主管我国航天科技工业的中国航天科技集团共计成功发射火箭86枚，发射成功率高达97.7%，五年间我国的发射次数、发射频率和发射成功率均排位世界前列。其中，仅2015年一年我国就完成火箭发射19枚，并且全获成功。经过60年发展，目前我国火箭已具备可靠性高、发射密度高、入轨精度高的优点。
从航天发射情况来看，目前航天发射主要由俄罗斯、美国、中国和欧洲国家组成的欧洲太空局主导。梯队的俄美发射累计次数远远高于我国，我国与欧空局共列第二梯队。据统计，2012~2013年进行的159次航天发射中，俄罗斯、美国、中国和欧盟的发射量占到了全部发射的86.8%。从整体发射总数来看，由于起步较晚，我国与俄、美发达国家发射次数仍然差距不小。
卫星数据方面，截至2016年9月11日，共有1535颗卫星在轨运行，其中我国在轨卫星数量为173颗，仅次于美国。“十二五”期间，我国共计发射中外航天器138颗，其中2015年全年发射45颗，卫星（航天器）发射频次和数量均呈现爆发增长。预计“十三五”期间，我国年均发射数量将达到30次。
除了事件性消息刺激外，航天军工产业一个长期的利好就是军工集团旗下的资产重组。
广发证券在研报中称，军工集团下属上市公司的一个重要的投资看点在于集团资产，尤其是集团的军品资产注入。“十二五”期间，各军工集团均加速了资产证券化进程，目前军工集团A股的综合资产证券率为36%左右，仍有较大提升空间。考虑国家和各军工集团推动相关资产证券化的决心，我们认为，在“十三五”甚至更远的时间范围内，军工集团的资产证券化的方向不会发生变化。
从集团角度，重点关注资产证券化率具有较大空间的军工集团的后续资本运作，例如中国航天科技集团、中国航天科工集团、中国电子科技集团下属上市公司的资本运作。
中国军工集团下属90家A股上市公司，占A股总数的3.09%；总市值达1.85万亿，占A股总市值的3.51%。其中从事军工业务的上市公司约占总数的30%和总市值的50%。中航工业集团旗下A股上市公司22家，总市值达5000亿；其他军工集团下属上市公司总市值则集中在1000~1500亿左右。