天舟七号货运飞船与空间站交会对接模式成功解锁
1月18日1时46分，天舟七号货运飞船在与长征七号火箭分离约3小时后，成功对接于空间站天和核心舱后向端口，取得了我国2024年载人航天工程交会对接任务的开门红。
3小时交会对接是我国在轨验证的新的交会对接模式，是飞船制导导航与控制（GNC）系统（以下简称GNC系统）能力的进一步释放。在该系统的驾驭下，此次交会对接任务过程顺利结果圆满。
GNC系统是飞船遨游太空的保障
由中国航天科技集团五院502所研制的GNC系统，是飞船的核心分系统，也是驾驶飞船遨游太空的“舵手”。
该系统负责从飞船与火箭分离，到飞船与空间站交会对接，再到飞船从空间站撤离和受控再入大气层的全过程。此外，飞船独自飞行过程中的姿态与轨道控制、帆板控制等动作也都由它负责。
GNC系统研制人员告诉科技日报记者，如果飞船和空间站的自动交会对接出现异常情况，在该系统的保障下，空间站上的航天员还可对货运飞船进行遥操作，来实现飞船和空间站的手控交会对接。
3小时方案有望成为新的交会对接基本模式
记者了解到，我国在交会对接方面先后在轨验证和实施了4种方案，即2天方案、6.5小时方案、2小时方案和3小时方案。
“虽然2天方案难以应对紧急情况或者满足更短时间的某些任务需求，但在起步阶段，我们需要这种更为谨慎可靠的方案。”GNC系统研制人员介绍，而2小时方案虽然是目前最快的交会对接，但该方案对各方面保障条件要求较高。
“此次天舟七号货运飞船采取的3小时交会对接方案，是技术人员面向下一阶段交会对接任务探索出的最优选择。”GNC系统研制人员说，3小时方案集成了2小时方案中“快”的因子和6.5小时方案中的“可靠”因子，成功将“快递”提升为“速递”，也因此成为更具竞争力的优选方案。
“如果一切顺利，经过专家团队的评估，3小时交会对接方案将有望替代6.5小时方案，成为新的基本模式。”GNC系统研制人员说。
远近距离导引段时间双双缩减
与6.5小时方案相比，3小时方案是如何实现时间缩减一半以上的呢？
GNC系统研制人员告诉记者，技术的逐步成熟使技术人员可以在更短时间内完成飞船和空间站相对位置的调整。比如，通过调整飞船的飞行轨迹，天舟货运飞船与空间站的远距离导引段缩短了一个圈次，时长相应缩减了1.5小时。
在近距离导引段，飞行流程也得到减少或压缩，特别是减少了“走走停停”，时间被缩短了约2个小时。同时，也正因为飞船飞行轨迹的调整，使3小时方案较2小时方案抵御或克服不利条件的能力更强。
“另外，从工程实际来说，3小时方案也有其特别的意义。”GNC系统研制人员解释说，相较于6.5小时，3小时方案飞行时间短，可以减少航天员的飞行压力，减少对电池燃料等的需要，提升了任务整体应对故障的能力；相较于2小时，3小时方案飞行时间稍长，节奏稍缓，减轻了飞控团队的压力等。
陈长青 薛英民 科技日报记者 何亮 付毅飞
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