11月28日,中國(guó)空間站的第一組全構(gòu)型工作照發(fā)布。這組照片由神舟十六號(hào)乘組返回地面前手持高清相機(jī)通過(guò)飛船繞飛拍攝。神舟十六號(hào)載人飛船在制導(dǎo)導(dǎo)航與控制(GNC)系統(tǒng)的自動(dòng)操控下,首次完成了對(duì)全構(gòu)型空間站的繞飛,為航天員拍下空間站的高清“全身照”提供了有力保障。
神舟飛船的GNC系統(tǒng)由航天科技集團(tuán)五院502所研制,被稱(chēng)為“太空全能舵手”。從飛船發(fā)射與火箭分離開(kāi)始,到與空間站的交會(huì)對(duì)接,再到飛船從空間站的撤離和返回地球的全過(guò)程,都離不開(kāi)它的掌控。在本次繞飛任務(wù)中,神舟十六號(hào)載人飛船首先從徑向?qū)涌诔冯x到距離空間站一定距離,然后開(kāi)始繞飛。整個(gè)繞飛過(guò)程是從徑向到前向,再到上方,最后繞到空間站后方時(shí)開(kāi)始執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)返回流程。在這個(gè)過(guò)程中,飛船繞到空間站上方時(shí)要進(jìn)行飛行姿態(tài)調(diào)整,使舷窗對(duì)著空間站的方向,方便航天員為空間站拍攝“全身照”。
這不是我國(guó)第一次執(zhí)行航天器繞飛任務(wù)。2013年6月25日,神舟十號(hào)載人飛船與天宮一號(hào)組合體成功分離,飛船從天宮一號(hào)目標(biāo)飛行器上方繞飛至其后方,并完成近距離交會(huì),這是我國(guó)首次航天器繞飛交會(huì)試驗(yàn),目的是驗(yàn)證航天器繞飛及多方位交會(huì)技術(shù),為空間站工程建設(shè)積累經(jīng)驗(yàn)。2021年9月16日,神舟十二號(hào)載人飛船撤離后,與空間站組合體完成繞飛及徑向交會(huì)試驗(yàn),成功驗(yàn)證了徑向交會(huì)技術(shù)。雖然神舟飛船之前在軌開(kāi)展過(guò)多次繞飛試驗(yàn),但神舟十六號(hào)載人飛船的繞飛依然存在新的挑戰(zhàn):這是空間站建成之后,首次對(duì)全尺寸構(gòu)型空間站的繞飛,前向有載人飛船停泊,后向有貨運(yùn)飛船下錨,結(jié)構(gòu)上的遮擋使得飛船和空間站相對(duì)位置測(cè)量變得不是連續(xù)可見(jiàn),給本次繞飛任務(wù)帶來(lái)更大挑戰(zhàn)。
相對(duì)于神舟十號(hào)載人飛船“平移”式繞飛和神舟十二號(hào)載人飛船繞飛過(guò)程中水平轉(zhuǎn)體180度,神舟十六號(hào)載人飛船的動(dòng)作要復(fù)雜得多。為了能讓舷窗對(duì)著地球,飛船需要在繞飛過(guò)程中完成大幅度的滾動(dòng)動(dòng)作,頭部還要稍微低一些,過(guò)程中在兼顧特殊姿態(tài)下中繼天線(xiàn)與中繼衛(wèi)星的鏈路鏈接,確保地面能夠監(jiān)視和干預(yù)的同時(shí),要控得準(zhǔn)、控得穩(wěn)。
此次繞飛過(guò)程中,飛船距離空間站只有數(shù)百米,加上空間站尺寸較大,就像飛機(jī)在群山之巔的超低空飛行,具有一定的難度。
研制人員為神舟十六號(hào)載人飛船的繞飛進(jìn)行了多種方案分析,精心設(shè)計(jì)了兼顧拍照可見(jiàn)性和飛行安全性的飛行軌跡,同時(shí)制定了各種異常情況下的處置預(yù)案,并在任務(wù)執(zhí)行前對(duì)方案、算法等進(jìn)行了復(fù)核復(fù)算,成功“解鎖”飛船GNC系統(tǒng)的新技能,有力保障航天員拍下這組空間站和地球的完美合影。