神九手控對接：讓航天員從坐飛船轉向開飛船

釋疑“人控對接”——

讓手工“太空穿針引線”變成現實

眾所周知，航天器的空間交會對接是一項航天關鍵技術，分為自動控制和人工控制(簡稱自控和人控)兩種。根據美、俄交會對接的經驗，人控在交會對接的最終逼近與對接過程中發揮著非常重要的作用。既然有人的參與，就可以充分發揮人發現問題、解決問題的能力，從而提高整個系統的安全可靠性。

在中國，在“神九”之前，神舟飛船已經被成功放飛過8次，并且在自動控制的狀態下，圓滿實現安全返回。其實，從“神一”開始，作為自控的備份方案，飛船上已經裝載人控裝置，以供航天員在緊急狀態安全返回。對于中國航天而言，人控裝置從研制之初就一直在飛船上“潛伏”著，是“神九”將它真正從“幕后”拉到了“臺前”。

此次“神九”上的人控交會對接系統的主要組成包括：電視攝像機、靶標、綜合電子顯示屏、控制手柄等。電視攝像機安裝在飛船上，提供從“神九”上觀察“天宮一號”的圖像，并傳送到安裝在“神九”上的綜合電子顯示屏幕上。靶標安裝在“天宮一號”對接機構附近，由一個背景方盤和一個伸出的十字架組成。綜合電子顯示屏顯示電視攝像機觀測到的圖像，控制手柄主要用于航天員對“神九”的姿態和位置運動的控制。

據李志宇介紹，此次由中國航天自主研制的人控系統，除了在性能上考慮集成性外，主要在人機功效、控制性能上下工夫。“為了便于航天員操作，手柄設計上有防誤操作，航天員不小心碰到手柄不會影響到操作性能。此外，為了便于航天員辨識，手柄經過了特殊設計，航天員即便是戴著手套也能靈敏地感受到操作檔位。”

提到航天員的操作，就不能不提到安裝在中間航天員座椅兩側的兩個控制手柄。航天員將根據眼前屏幕的參數變動情況，通過操作手柄來調節，最終實現神舟九號飛船與天宮一號目標飛行器的完美對接。

記者體驗“人控對接”——

設備集成度高 微調操作很重要

一個不足3平方米大的半球形格子間、三把皮質座椅、三臺功能迥異的儀表……為了給航天員帶來身臨其境的感受，502所的研制人員把人控模擬座艙的環境模擬得與真實的返回艙環境無異。

進入這個格子間，一下就有了置身浩瀚太空的感覺。

“中間的這個位置是01號航天員，他是人控對接的第一責任人；他的右邊是02號航天員，在人控對接過程中，他主要負責相關儀表參數的監視；01號航天員左邊的位置是03號航天員。在地面培訓中，三位航天員都要接受同樣的訓練，都具備進行人控對接的能力。”李志宇告訴記者。在“神九”任務中，在140米的停泊點處，飛船將由自控狀態切換到人控狀態，即飛船將從那時起，交由航天員來進行操控。

如果一切進展順利，航天員將操控“神九”向“天宮一號”靠近，執行中國首次空間交會對接任務。01號航天員通過他眼前的屏幕進行判斷，并不時通過他座椅上的手柄來調節飛船的姿態、位置和前進速度，最終以既定的速度逐漸靠近“天宮一號”，并最終實現完美對接的目的。

在502所研制人員的指導下，記者坐在01號航天員的座椅上，親身感受了“駕駛飛船”。實際上，在飛船停留在140米的停泊點處、由自控切換到人控狀態時，飛船的姿態將處于有利于與“天宮一號”進行對接的狀態。記者通過操縱右邊的“姿態控制手柄”，能夠對飛船的前行狀態、速度進行微調，避免出現較大程度的偏差；相比于“姿態控制手柄”，左邊的平移控制手柄則能夠實現對飛船的三軸轉動姿態控制，在飛船姿態出現較大偏差時，航天員需要操縱平移控制手柄來調整飛船姿態。

在大屏幕上，記者看到了標注X、Y、Z的三個參數。在飛船前行過程中，這個參數處于變化狀態，X代表遠近距離；Y代表左右距離，Z代表上下距離，在飛船前進的過程中，X值越來越小，這意味著飛船距離“天宮一號”越來越近。在屏幕上，最終要實現十字靶標與攝像機中軸實現重合，當屏幕上的“對接環接觸”、 “對接環捕獲”的原點由灰色變成綠色時，意味著對接成功。

據研制人員介紹，對接時的橫向位置偏差是決定對接成功與否的關鍵條件，對接都能順利完成。“航天員累計接受過上千次的訓練，由于他們本身都是飛行員出身，具備較高的操作能力和過硬的心理素質，他們訓練的成績基本上都能達到厘米級，順利完成人控交會對接根本不是問題。”設計人員對航天員圓滿完成中國首次人控對接任務也是充滿信心。(黃希)