科学报：神九天宫“百米穿针”如何实现
■本报记者 潘希 甘晓
太空中，天宫一号和神舟九号都以每小时2.8万公里以上的速度运行。在交会对接过程中，即使是一个很小的误差，也会将飞船抛到离目标飞行器很远的地方。因此，航天员景海鹏将手控交会对接形象地称为“百米穿针”。
6月24日12时55分，神舟九号成功实现与天宫一号目标飞行器的手动交会对接。激动人心的成功是如何实现的？
空间精度误差不超1毫米
“成功交会对接，需要通过天地之间的遥测，高精度定轨，必须知道天宫一号的仓口在哪儿，神舟九号的仓口在哪儿，误差不超过1毫米。”中国电子科技集团公司研究员级高级工程师陈建民告诉记者。
要准确控制这两个高速动态飞行器的相对位置和相对高度，就好比在太空中打两个“移动靶”。中国航天员科研训练中心主任陈善广表示，航天员左右手需要同时控制平移、姿态两个手柄对飞船进行6个自由度、12个方向上的动态控制，操控难度较大。
时间也非常严格。整个测控网，需要把整个时间同步到一个时钟上。表的精度有多高？“是10的11次方。大约相当于3170年不能差一秒。”陈建民说。
“‘神五’飞天时，我们说‘杨利伟驾驶着飞船’，其实并不准确，应该是杨利伟‘乘坐’着飞船。而这次才是真正的‘驾驶’飞船。”陈建民说。
“手控交会对接不仅可作为自动交会对接的备份，更能充分发挥人的综合判断决策优势。”陈善广说，“‘神九’任务中手控交会对接技术的突破，标志着我国完整掌握空间交会对接技术，为空间站建设奠定了重要的技术基础。”
中国载人航天工程总设计师周建平表示：“掌握交会对接技术，空间站的建设指日可待。”
地面系统全方位保障
飞船在宇宙高速飞行，要求精度极高，地面监测站需要实时对飞船进行测控。
陈建民说，“神七”成功发射后，地面站测控设备进行了一次大改造。现在的设备速度更快、测量精度更高，而且一台计算机可以完成以前9个机柜才能完成的工作。
在陈善广看来，航天员手控交会对接系统是一个典型的“人在环路”的复杂系统。“这个系统涉及空间飞行环境下人的操作认知特性、人机交互、人机界面设计等诸多科学技术问题。”
航天员在“驾驶”飞船实施交会对接的过程中掌握的信息，源自神舟九号的测控与通信系统。中国电子科技集团公司科研人员赵晓虎说，这些测控通信设备就像一张密实的蜘蛛网，实现了天与地、指挥中心与各个地面站点以及海上测控站点之间的有效连接和协同控制。
“过去，宇航员看不到地面的图像，而现在，天地之间、各地面站之间的通讯系统实现了网络化连接。”中国电子科技集团公司高级工程师杨志国说，“神九”任务采用中继卫星空—空—地传输链路，大大提高了视频通话的质量。
中国电子科技集团公司高级工程师卢华斌说，对接过程中数据丢失现象为零。网络设备、线路都有备份，并且是“热备份”，即两条网络同时工作，确保数据传输万无一失。
《中国科学报》 (2012-06-25 A1 要闻)
■本报记者 潘希 甘晓
太空中，天宫一号和神舟九号都以每小时2.8万公里以上的速度运行。在交会对接过程中，即使是一个很小的误差，也会将飞船抛到离目标飞行器很远的地方。因此，航天员景海鹏将手控交会对接形象地称为“百米穿针”。
6月24日12时55分，神舟九号成功实现与天宫一号目标飞行器的手动交会对接。激动人心的成功是如何实现的？
空间精度误差不超1毫米
“成功交会对接，需要通过天地之间的遥测，高精度定轨，必须知道天宫一号的仓口在哪儿，神舟九号的仓口在哪儿，误差不超过1毫米。”中国电子科技集团公司研究员级高级工程师陈建民告诉记者。
要准确控制这两个高速动态飞行器的相对位置和相对高度，就好比在太空中打两个“移动靶”。中国航天员科研训练中心主任陈善广表示，航天员左右手需要同时控制平移、姿态两个手柄对飞船进行6个自由度、12个方向上的动态控制，操控难度较大。
时间也非常严格。整个测控网，需要把整个时间同步到一个时钟上。表的精度有多高？“是10的11次方。大约相当于3170年不能差一秒。”陈建民说。
“‘神五’飞天时，我们说‘杨利伟驾驶着飞船’，其实并不准确，应该是杨利伟‘乘坐’着飞船。而这次才是真正的‘驾驶’飞船。”陈建民说。
“手控交会对接不仅可作为自动交会对接的备份，更能充分发挥人的综合判断决策优势。”陈善广说，“‘神九’任务中手控交会对接技术的突破，标志着我国完整掌握空间交会对接技术，为空间站建设奠定了重要的技术基础。”
中国载人航天工程总设计师周建平表示：“掌握交会对接技术，空间站的建设指日可待。”
地面系统全方位保障
飞船在宇宙高速飞行，要求精度极高，地面监测站需要实时对飞船进行测控。
陈建民说，“神七”成功发射后，地面站测控设备进行了一次大改造。现在的设备速度更快、测量精度更高，而且一台计算机可以完成以前9个机柜才能完成的工作。
在陈善广看来，航天员手控交会对接系统是一个典型的“人在环路”的复杂系统。“这个系统涉及空间飞行环境下人的操作认知特性、人机交互、人机界面设计等诸多科学技术问题。”
航天员在“驾驶”飞船实施交会对接的过程中掌握的信息，源自神舟九号的测控与通信系统。中国电子科技集团公司科研人员赵晓虎说，这些测控通信设备就像一张密实的蜘蛛网，实现了天与地、指挥中心与各个地面站点以及海上测控站点之间的有效连接和协同控制。
“过去，宇航员看不到地面的图像，而现在，天地之间、各地面站之间的通讯系统实现了网络化连接。”中国电子科技集团公司高级工程师杨志国说，“神九”任务采用中继卫星空—空—地传输链路，大大提高了视频通话的质量。
中国电子科技集团公司高级工程师卢华斌说，对接过程中数据丢失现象为零。网络设备、线路都有备份，并且是“热备份”，即两条网络同时工作，确保数据传输万无一失。
《中国科学报》 (2012-06-25 A1 要闻)
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