一探究竟!中国空间站首组“全身像”是如何诞生的

2023年11月29日 08:04:33 | 来源:中国载人航天

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今天,中国载人航天工程办公室发布了中国空间站组合体全貌的高清图片,这是我国首次在轨获取以地球为背景的空间站组合体全貌图像,也是中国空间站的第一组全构型工作照。大家也许会好奇,这组照片是怎么拍摄的呢?今天就跟我们一起探秘空间站“全身像”的拍摄过程吧!

中国空间站全貌高清图像

“全身像”是如何诞生的

北京时间2023年10月30日20时37分,神舟十六号载人飞船与空间站组合体成功分离。分离后,神舟十六号航天员手持高清相机,通过飞船绕飞完成了以地球为背景的空间站组合体全景图像拍摄。而要从飞船拍摄空间站,必须满足哪些条件呢?

以地球为背景的空间站组合体全貌示意图

精准定位:去到合适的地方

要拍摄空间站,最好的视角是在空间站上方,这个视角有别于此前飞船相机拍摄的同一平面的全景,能够更好地展示空间站的全貌。如何去到合适的位置呢?神舟十六号载人飞船首先从空间站径向对接口分离撤离至200米停泊点,然后利用绕飞的“绝活”,飞至空间站前方停泊点,再从前方停泊点绕飞至后方停泊点,而拍摄的时机就选择在从空间站前方向后方绕飞过程当中。

飞船绕飞拍摄空间站组合体路径示意图(标红部分为拍摄区间)

绕飞,是指飞船环绕空间站的飞行,绕飞充分利用了相对运动的动力学特性,通过施加特定的脉冲控制,从空间站看去飞船将沿着椭圆轨迹绕空间站运动。绕飞功能非常重要,可以实现不同停泊点和对接口之间的转移,从而改变飞船的对接方向。

得当视角:找到合适的角度

绕飞拍摄过程使用了飞船返回舱的舷窗,在飞船正常姿态飞行下,舷窗是分布在返回舱的左右两侧,以此姿态飞跃空间站时,航天员是不能从舷窗中拍摄空间站的,因此要想找到合适的拍摄角度,飞船必须进行一个滚动姿态调整,让舷窗变成一上一下,通过下方舷窗进行拍摄,这就需要“太空全能舵手”——神舟飞船的制导导航与控制(GNC)系统大显身手了。

相对于此前神舟十号载人飞船“平移”式绕飞,和神舟十二号载人飞船绕飞过程中水平转体180度,神舟十六号载人飞船的绕飞动作要复杂得多。为了能让舷窗对着地球,飞船需要在绕飞过程中完成大幅度的滚动和转动动作。

飞船绕飞后正飞反向脉冲示意图

整个绕飞过程中,为了精确控制飞船和空间站的相对运动轨迹,必须尽可能地让飞船的头部朝着空间站,GNC系统要兼顾特殊姿态下中继天线与中继卫星的链路链接,确保地面能够监视和干预的同时,控得准控得稳。

此外,还需要满足几个约束条件确保拍摄顺利地进行:一是测控约束,绕飞的关键弧段要位于中继卫星测控区内,便于地面对飞船进行状态监视和控制;二是光照约束,拍摄过程要在光照区内进行,光照角度也需要精心设计,确保拍出的照片具有完美的光照条件;三是安全距离约束,为了确保航天员安全,绕飞全程飞船不能进入空间站禁飞区,必须时刻遵循“安全第一”的原则。

俯视角度下拍摄空间站组合体示意图

为了拍好空间站和地球“母亲”的完美合影,飞船的每一个动作,都离不开科研团队的精心策划、精确设计、精准实施。你是否对组意义重大的“全身像”有了新的认识?未来,期待更多令人心动的空间站工作照,让我们为科技与人类的完美协作喝彩。

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