“天”“神”如期相擁，航天員到站了！
2022年6月5日17時42分，由航天科技集團五院抓總研制的神舟十四號載人飛船采用自主快速交會對接模式，經(jīng)過6次變軌，成功對接于天和核心艙徑向端口，整個對接過程歷時約7小時。隨后，3名航天員順利進駐天和核心艙。
在五院502所研制的制導(dǎo)導(dǎo)航與控制系統(tǒng)的操控下，此次神舟十四號造訪“天宮”，整個過程平穩(wěn)有序、快速準(zhǔn)確，整體表現(xiàn)堪稱完美。這標(biāo)志著中國“神舟”系列載人飛船在太空中第2次開展徑向交會對接取得圓滿成功，再次驗證了我國交會對接技術(shù)的穩(wěn)定可靠。
此次任務(wù)也是“神舟”系列飛船在軌執(zhí)行的第10次交會對接任務(wù)。自2011年神舟八號與天宮一號首次開展交會對接以來，“神舟”與“天宮”不僅十次共舞、十全十美，而且實現(xiàn)交會對接技術(shù)持續(xù)創(chuàng)新、更加先進。這背后，是三代交會對接研制人員30年的不變堅守、30年的心血凝聚。
從無到有，何其難！
1986年出臺的《高技術(shù)研究發(fā)展計劃綱要》（“863”計劃），明確列出了“大型運載火箭及天地往返運輸系統(tǒng)”“載人空間站系統(tǒng)及其應(yīng)用”等航天項目，為中國載人航天工程的實施按下了啟動鍵。經(jīng)過深入系統(tǒng)的論證，1992年，中央專委和中央政治局常委會先后批準(zhǔn)載人航天工程。承載著民族的希望，中國載人航天工程踏上了漫漫征途。
交會對接技術(shù)是發(fā)展載人航天、推進工程任務(wù)必須突破的關(guān)鍵技術(shù)，但這在當(dāng)時對我國而言仍是一片空白。五院502所林來興研究員、王旭東研究員、孫承啟研究員、吳宏鑫院士等率先將目光投向這里，圍繞交會對接的概念和控制方法開展了探索性的研究工作。1999年起，逐漸進入可行性論證階段，由解永春研究員擔(dān)任技術(shù)負(fù)責(zé)人。
2002年，國家交會對接任務(wù)規(guī)劃正式確立，五院502所成立了交會對接工程組，在孫承啟研究員的指導(dǎo)下，開始進行“載人運輸飛船制導(dǎo)、導(dǎo)航與控制技術(shù)”關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)和可行性論證工作。
“難點不是不知道如何解決問題，而是根本提不出問題。”回憶初期的研制歷程，解永春研究員如是感慨。按照工程要求，整個交會對接過程要實現(xiàn)“看得見、對得上、分得開、撤得出”，其基本方案如何設(shè)計、每階段飛行方案的設(shè)計原則、需要解決的關(guān)鍵技術(shù)、以及需求單機的技術(shù)指標(biāo)等一系列問題都需要解決。而這些都是難啃的硬骨頭。解永春清晰地記得，當(dāng)初她和負(fù)責(zé)數(shù)學(xué)仿真研究的柯旗實在無法解釋仿真中出現(xiàn)的諸多現(xiàn)象，于是將所有的仿真圖都打印出來，滿滿地鋪了一地來查找規(guī)律并進行分析的情景。
方案論證期間，除了大量調(diào)研國外技術(shù)資料外，502所還派代表去國外進行交流學(xué)習(xí)。交流會上，中方技術(shù)人員對交會對接工程缺乏有效認(rèn)識，外方專家多次斥責(zé)我方問題太“幼稚”……
面對巨大的挑戰(zhàn)，面對異樣的眼光，五院的科研人員拿出了當(dāng)年搞東方紅一號衛(wèi)星的勁頭，自力更生、白手起家。
在薪火相傳中頑強沖鋒
2003年，神舟五號載人飛船成功開展我國首次載人航天任務(wù)。2005年，神舟六號載人飛船搭載2名航天員往返太空。由此，我國突破和掌握了載人天地往返技術(shù)，成為第三個具有獨立開展載人航天活動能力的國家，中國載人航天工程第一步任務(wù)目標(biāo)圓滿完成。
按照工程規(guī)劃，我國載人航天工程的第二步任務(wù)目標(biāo)，是突破航天員出艙活動技術(shù)、空間飛行器交會對接技術(shù)，發(fā)射空間實驗室，解決有一定規(guī)模的、短期有人照料的空間應(yīng)用問題。同時，要求“神舟”飛船要瞄準(zhǔn)國際先進水平，具備自動交會對接和手動交會對接雙重能力。
2004年12月，載人航天工程第二步第一階段任務(wù)立項，突破交會對接技術(shù)，實現(xiàn)跨越式發(fā)展，趕超世界先進水平，成為當(dāng)時最緊迫的任務(wù)之一。
再難也要干。在科研人員十余年艱苦攻關(guān)的積累基礎(chǔ)上，五院502所集合精干力量，組建攻關(guān)隊伍，正式開始我國交會對接方案的工程化實施。解永春攜胡海霞、石磊、王穎以及之后畢業(yè)陸續(xù)入職的張昊、陳長青、劉濤、王敏等參與其中。圍繞交會對接技術(shù)，三代人完成了技術(shù)交棒與精神承繼。
他們只有不到6年時間，但面前的問題多如牛毛——
交會對接用的成像敏感器的目標(biāo)標(biāo)志器光點個數(shù)和布局對成像敏感器測量精度有何影響？
僅憑圖像如何由人判斷兩個航天器的相對位置和姿態(tài)？
受條件限制，靠地面指令變軌如何在50公里以內(nèi)實現(xiàn)控制？
……
“敢啃硬骨頭，能坐冷板凳”，這支隊伍從不畏難怯戰(zhàn)。僅交會對接的工作模式與自主切換邏輯，他們就花了半年時間一遍遍繪圖，一遍遍修改，改好之后就找各位專家提意見，根據(jù)意見再一遍遍研究、一遍遍完善。
就這樣，憑借扎實的理論功底與刻苦的攻關(guān)鉆研，他們終于全面掌握了相對動力學(xué)運動學(xué)特性、帶大型帆板的航天器撓性動力學(xué)特性、推力器羽流特性、相對制導(dǎo)、導(dǎo)航和控制原理等理論基礎(chǔ)，并結(jié)合我國航天器控制技術(shù)特點，設(shè)計了手自一體的交會對接制導(dǎo)導(dǎo)航控制方案和易于工程實施的算法。
技術(shù)日益先進
2011年11月3日凌晨1時29分，經(jīng)歷近43小時飛行和5次變軌的神舟八號飛船與天宮一號目標(biāo)飛行器成功對接，在靜謐太空中上演了一場屬于中國的“萬里穿針”盛景，這標(biāo)志著我國成為世界上第三個獨立掌握交會對接技術(shù)的國家。
2012年，在神舟九號與天宮一號飛行任務(wù)中，我國首次手控交會對接任務(wù)取得圓滿成功。
但從技術(shù)發(fā)展角度看，為了減輕航天員的負(fù)擔(dān)，減少對地面站過多和過高的依賴，提高整個空間交會對接過程的穩(wěn)定性和可靠性，交會對接將越來越向自主快速交會對接這一方向發(fā)展。
2013年，502所開始了自主快速交會對接技術(shù)的研究。解永春又帶領(lǐng)交會對接團隊成員在原有遠(yuǎn)距離導(dǎo)引地面制導(dǎo)算法，以及前期遠(yuǎn)距離快速交會技術(shù)調(diào)研和論證的基礎(chǔ)上，針對空間站工程批產(chǎn)化的貨運飛船與空間站對接、載人飛船與空間站對接等任務(wù)，設(shè)計了全相位自主交會對接方案，天舟貨運飛船和神舟載人船已經(jīng)對該技術(shù)進行了多次在軌驗證。當(dāng)前，正在利用該技術(shù)搭建中國人自己的空間站。
2021年6月17日，我國載人飛船（神舟十二號）首次成功實施快速交會對接。
2021年10月16日，神舟十三號載人飛船在太空首次實施徑向交會對接。
2022年6月5日，神舟十四號載人飛船再次在太空中奉獻“天神無需苦等、船站快速相擁”的盛景。
“夏日到天宮，憑欄望莫窮。”
此次神舟十四號飛船搭載3名航天員在初夏時節(jié)出征，將在天上領(lǐng)略星空浩瀚無比的同時，也將把中國的天宮越建越“大”，獲得更加豐碩的成果。
五院交會對接技術(shù)科研人員還在繼續(xù)努力，他們決心讓這項技術(shù)更成熟、更智能、更先進，更有力地支撐后續(xù)空間站建造及運營、載人登月、火星采樣返回等一系列任務(wù)的順利開展。
