“天”“神”相拥，背后是三代人心血凝聚
“天”“神”如期相拥，航天员到站了。
图源：人民日报客户端
2022年6月5日17时42分，由中国航天科技集团五院抓总研制的神舟十四号载人飞船经过6次自主变轨，成功对接于天和核心舱径向端口，整个对接过程历时约7小时。
在五院502所研制的制导导航与控制系统操控下，神舟十四号造访“天宫”过程平稳有序、快速准确，整体表现完美。这是神舟系列载人飞船第2次在太空成功开展径向交会对接，再次验证了我国空间交会对接技术的稳定可靠。
这也是神舟系列飞船在轨执行的第10次交会对接任务。自2011年神舟八号与天宫一号首次开展交会对接以来，“神舟”与“天宫”十次共舞、十全十美，技术持续创新。这背后，是三代科研人员30年的不变坚守、30年的心血凝聚。
1992年，中国载人航天工程踏上了漫漫征途。空间交会对接技术是发展载人航天、推进工程任务必须突破的关键技术，但在当时对我国而言是一片空白。
五院502所研究员林来兴、王旭东、孙承启，以及吴宏鑫院士等，率先围绕交会对接概念和控制方法，开展探索性研究工作。1999年起，工作逐渐进入可行性论证阶段，由解永春研究员担任技术负责人。
2002年，国家交会对接任务规划正式确立，五院在502所成立了交会对接工程组，在孙承启的指导下，开始进行“载人运输飞船制导、导航与控制技术”关键技术攻关和可行性论证工作。
“难点不是不知道如何解决问题，而是根本提不出问题。”回忆初期研制历程，解永春感慨。
按照工程要求，整个交会对接过程要实现“看得见、对得上、分得开、撤得出”，需要解决基本方案设计、各阶段飞行方案设计、各相关关键技术、需求单机的技术指标等一系列问题。解永春清晰地记得，当时她和负责数学仿真研究的柯旗实在无法解释仿真中出现的诸多现象，于是将所有的仿真图都打印出来，铺了满满一地来查找、分析规律的情景。
方案论证期间，除了大量调研国外技术资料，五院还派代表去国外交流学习。交流会上，中方技术人员对交会对接工程缺乏有效认识，多次被外方专家斥责“问题太幼稚”……
面对巨大挑战，科研人员拿出了当年搞东方红一号卫星的劲头，白手起家、顽强拼搏。
随着神舟五号、神舟六号任务成功实施，我国突破和掌握了载人天地往返技术，成为第三个具有独立开展载人航天活动能力的国家。中国载人航天工程第一步任务目标圆满完成。第二步任务目标，是突破航天员出舱活动技术、空间飞行器交会对接技术，发射空间实验室，解决有一定规模的、短期有人照料的空间应用问题。同时要瞄准国际先进水平，要求“神舟”飞船具备自动交会对接和手动交会对接双重能力。
2004年12月，载人航天工程第二步第一阶段任务立项，突破交会对接技术，实现跨越式发展，赶超世界先进水平，成为当时最紧迫的任务之一。502所成立研发中心，正式开始我国交会对接方案的工程化实施。解永春、胡海霞、石磊、王颖以及之后陆续入院的张昊、陈长青、刘涛、王敏等参与其中，三代人完成了技术交棒与精神承继。
距离任务实施只剩6年多时间，面前的问题却多如牛毛——
交会对接所用成像敏感器的目标标志器光点个数和布局，对成像敏感器测量精度有何影响？
仅凭图像如何由人判断两个航天器的相对位置和姿态？
受条件限制，靠地面指令变轨如何在50公里以内实现控制？
……
凭借扎实理论功底与刻苦攻关钻研，科研团队全面掌握了相对动力学运动学特性、带大型帆板的航天器挠性动力学特性、推力器羽流特性、相对制导导航和控制原理等基础理论，并结合我国航天器控制技术特点，设计了手自一体交会对接制导导航控制方案和易于工程实施的算法。
2011年11月3日凌晨1时29分，神舟八号飞船与天宫一号目标飞行器成功对接，标志着我国成为世界上第三个独立掌握交会对接技术的国家，且技术达到世界领先水平。
2012年，在神舟九号与天宫一号飞行任务中，我国首次手控交会对接任务取得圆满成功。
为了减轻航天员负担，减少对地面站依赖，提高交会对接过程的稳定性和可靠性，自主快速交会对接成为技术发展方向。
2014年，502所开始自主快速交会对接技术研究。科研人员在原有远距离导引地面制导算法，以及前期远距离快速交会技术调研和论证基础上，针对空间站工程批产化的货运飞船与空间站对接、载人飞船与空间站对接等任务，设计了全相位自主交会对接方案，并由天舟货运飞船和神舟载人船成功开展多次在轨验证。
2021年6月17日，神舟十二号载人飞船成功实施首次快速交会对接。
2021年10月16日，神舟十三号载人飞船成功实施首次径向交会对接。
2022年6月5日，神舟十四号载人飞船再次在太空中奉献“天神无需苦等、船站快速相拥”的盛景。
目前，科研人员正在继续努力，让我国空间交会对接技术更成熟、更智能、更先进，为后续空间站建造及运营、载人登月、火星采样返回等一系列任务提供有力支撑。
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来源：河南科协综合自科技日报、人民日报客户端
编辑：河南科协小编团
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