11月28日，中國載人航天工程辦公室發(fā)布了中國空間站組合體全貌的高清圖片，這是我國首次在軌獲取以地球?yàn)楸尘暗目臻g站組合體全貌圖像，也是中國空間站的首組全構(gòu)型工作照。大家也許會(huì)好奇，這組照片是怎么拍攝的呢？

北京時(shí)間2023年10月30日20時(shí)37分，神舟十六號(hào)載人飛船與空間站組合體成功分離。分離后，神舟十六號(hào)航天員手持高清相機(jī)，通過飛船繞飛完成了以地球?yàn)楸尘暗目臻g站組合體全景圖像拍攝。而要從飛船拍攝空間站，必須滿足哪些條件呢？

要拍攝空間站，最好的視角是在空間站上方，這個(gè)視角有別于此前飛船相機(jī)拍攝的同一平面的全景，能夠更好地展示空間站的全貌。如何去到合適的位置呢？神舟十六號(hào)載人飛船首先從空間站徑向?qū)涌诜蛛x撤離至200米停泊點(diǎn)，然后利用繞飛的“絕活”，飛至空間站前方停泊點(diǎn)，再從前方停泊點(diǎn)繞飛至后方停泊點(diǎn)，而拍攝的時(shí)機(jī)就選擇在從空間站前方向后方繞飛過程當(dāng)中。

繞飛，是指飛船環(huán)繞空間站的飛行，繞飛充分利用了相對(duì)運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力學(xué)特性，通過施加特定的脈沖控制，從空間站看去飛船將沿著橢圓軌跡繞空間站運(yùn)動(dòng)。繞飛功能非常重要，可以實(shí)現(xiàn)不同停泊點(diǎn)和對(duì)接口之間的轉(zhuǎn)移，從而改變飛船的對(duì)接方向。

繞飛拍攝過程使用了飛船返回艙的舷窗，在飛船正常姿態(tài)飛行下，舷窗是分布在返回艙的左右兩側(cè)，以此姿態(tài)飛越空間站時(shí)，航天員是不能從舷窗中拍攝空間站的，因此要想找到合適的拍攝角度，飛船必須進(jìn)行一個(gè)滾動(dòng)姿態(tài)調(diào)整，讓舷窗變成一上一下，通過下方舷窗進(jìn)行拍攝，這就需要“太空全能舵手”——神舟飛船的制導(dǎo)導(dǎo)航與控制（GNC）系統(tǒng)大顯身手了。

相對(duì)于此前神舟十號(hào)載人飛船“平移”式繞飛和神舟十二號(hào)載人飛船繞飛過程中水平轉(zhuǎn)體180度，神舟十六號(hào)載人飛船的繞飛動(dòng)作要復(fù)雜得多。為了能讓舷窗對(duì)著地球，飛船需要在繞飛過程中完成大幅度的滾動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)作。

也就是說，在分離撤離過程中，飛船姿態(tài)在垂直下方至前方繞飛時(shí)轉(zhuǎn)為倒飛，前方至后方繞飛時(shí)飛船轉(zhuǎn)為正飛，同時(shí)滾動(dòng)90度調(diào)姿，以這個(gè)姿態(tài)掠過空間站進(jìn)行拍攝，到達(dá)空間站后方時(shí)，姿態(tài)恢復(fù)正常，并施加一個(gè)反向的撤離脈沖，最終遠(yuǎn)離空間站。

整個(gè)繞飛過程中，為了精確控制飛船和空間站的相對(duì)運(yùn)動(dòng)軌跡，必須盡可能地讓飛船的頭部朝著空間站，GNC系統(tǒng)要兼顧特殊姿態(tài)下中繼天線與中繼衛(wèi)星的鏈路鏈接，確保地面能夠監(jiān)視和干預(yù)的同時(shí)，控得準(zhǔn)控得穩(wěn)。

此外，還需要滿足幾個(gè)約束條件確保拍攝順利地進(jìn)行：一是測(cè)控約束，繞飛的關(guān)鍵弧段要位于中繼衛(wèi)星測(cè)控區(qū)內(nèi)，便于地面對(duì)飛船進(jìn)行狀態(tài)監(jiān)視和控制；二是光照約束，拍攝過程要在光照區(qū)內(nèi)進(jìn)行，光照角度也需要精心設(shè)計(jì)，確保拍出的照片具有完美的光照條件；三是安全距離約束，為了確保航天員安全，繞飛全程飛船不能進(jìn)入空間站禁飛區(qū)，必須時(shí)刻遵循“安全第一”的原則。

◎ 來源| 中國載人航天工程網(wǎng)