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中国空间站泊船位置不够用怎么办?中国载人航天工程空间站系统总设计师杨宏透露:“将研制并择机发射空间站扩展舱段。”目前,中国空间站为“T”字构型,未来将加装多功能节点舱,扩展为“十”字型,后续还会升级到六舱“干”字型构型。
通过中国空间站的“全家福”,我们可以将空间站的每一个部分一览无余。那么,中国空间站的高清“全家福”是怎么拍摄的呢?
01
绕着“模特”飞一圈
要开门见山告诉大家的是,这几张照片是由航天员使用手持相机拍摄的。2023年10月31日,在中国空间站“出差”5个月的3名航天员,乘坐神舟十六号载人飞船返回地球家园。空间站的高清“全家福”,便是在神舟十六号载人飞船返回过程中,航天员通过飞船返回舱的舷窗拍摄的。
然而,想要清晰地捕捉空间站的全景,并非只是按下快门这般简单。
首先,需要让神舟十六号载人飞船(以下简称“飞船”)飞到合适的位置。要拍摄空间站,最好的视角是在其上方,这个视角能够更好地展示空间站的全貌。不过,要到这里并不容易——与空间站分离后,飞船位于空间站的下方,需要通过轨道控制从空间站上方掠过。这个动作利用了飞船的一个绝活——绕飞,即飞船环绕空间站的飞行。
飞船与空间站径向分离后,先从下方200米的停泊点绕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的过程当中。
02
摄影师也要摆pose
除了寻找合适的拍摄位置,飞船还需要找到合适的角度。
根据上文我们可以知道,拍摄过程中使用了飞船返回舱的舷窗。以飞船的正常飞行姿态看去,舷窗分布在返回舱的左右两侧。所以,飞船如果以正常飞行姿态飞跃空间站的上方,航天员就无法从舷窗中看到空间站。因此,飞船必须进行一个滚动姿态调整,让舷窗变成一上一下,这样,航天员就可以使用下方的舷窗拍摄空间站了。滚动调姿则是通过安装在飞船推进舱上的姿控发动机实现的。
此外,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,必须保持两个飞行器间的通信,从而实现相对位置和速度的测量。由于相对测量敏感器布置在飞船的轨道舱前端,绕飞时需尽可能地让飞船的头部朝向空间站。
为了保障拍摄顺利进行,飞船仅有轨迹和姿态的控制是不够的,还需要满足其他几个约束条件:
第一,测控约束——绕飞的关键弧段需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;
第二,光照约束——拍摄过程要在光照区内进行,光照角度也要精心设计,确保照片具有完美的光照条件;
第三,安全距离约束——“道路千万条,安全第一条”,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。
为了获得完美的高清“全家福”照片,飞船的每一个动作,都离不开设计人员和飞控人员的精心策划、精确设计、精准实施。空间站清晰的轮廓背后,不仅有蔚蓝的星球,也有无数航天人对浩瀚星河的守候。