載人飛船組合體期間應(yīng)急撤離任務(wù)規(guī)劃

郭祥艷 申聰聰 李曉明 馬鵬德 董萬(wàn)坤

(北京航天飛行控制中心, 北京 100094)

1 引言

根據(jù)載人航天工程空間站關(guān)鍵技術(shù)驗(yàn)證及建造階段飛行任務(wù)安排,從2021 年6 月神舟十二號(hào)載人飛船發(fā)射入軌,成功與天和核心艙前向交會(huì)對(duì)接開(kāi)始,陸續(xù)發(fā)射載人飛船,空間站建造初具規(guī)模。 在此過(guò)程中,將實(shí)現(xiàn)航天員從短期駐留到長(zhǎng)期駐留,解決從一定規(guī)模到較大規(guī)模的空間應(yīng)用問(wèn)題[1]。 當(dāng)組合體發(fā)生影響航天員駐留安全的故障時(shí),應(yīng)能夠保障航天員安全,及時(shí)撤離。 本文的應(yīng)急撤離,是指在組合體期間,一旦發(fā)生可能危及航天員生命安全的事件,或?qū)е螺d人飛船不能和目標(biāo)飛行器繼續(xù)組合體飛行的故障時(shí),能夠立即中斷正常飛行程序和飛控計(jì)劃的執(zhí)行,通過(guò)航天員和地面同步實(shí)施的應(yīng)急處置措施,確保載人飛船與目標(biāo)飛行器快速分離并撤離至安全狀態(tài)的過(guò)程。

現(xiàn)有的應(yīng)急任務(wù)規(guī)劃研究主要集中在對(duì)地觀測(cè)衛(wèi)星的應(yīng)急成像任務(wù),即根據(jù)應(yīng)急任務(wù)觀測(cè)需求和衛(wèi)星的約束條件,生成成像控制和傳輸控制指令,通常將規(guī)劃問(wèn)題抽象,建立數(shù)學(xué)模型并精確求解[2-3]。 但在載人航天器應(yīng)急撤離過(guò)程中,各飛行事件與飛行時(shí)序、測(cè)控、光照,以及工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)等約束條件強(qiáng)耦合,難以直接采用成熟的規(guī)劃模型和算法進(jìn)行應(yīng)急撤離任務(wù)規(guī)劃。 同時(shí),針對(duì)載人航天器組合體飛行期間的應(yīng)急撤離,現(xiàn)有的研究成果較少,國(guó)外的文獻(xiàn)大都側(cè)重于對(duì)空間站故障預(yù)警能力的分析[4]和對(duì)航天員應(yīng)急處置能力的訓(xùn)練和提升[5-7],中國(guó)王志瑩[8]等在理論層面對(duì)應(yīng)急撤離故障模式、安全狀態(tài)和撤離流程進(jìn)行了分析,提供了解決應(yīng)急撤離問(wèn)題的部分思路。

本文基于工程實(shí)踐考慮,為應(yīng)對(duì)航天員長(zhǎng)期在軌期間應(yīng)急撤離具體操作需求,首先在對(duì)應(yīng)急撤離各影響因素深入分析的基礎(chǔ)上,重點(diǎn)研究撤離期間分離點(diǎn)選取需滿足的約束條件,并構(gòu)造拉格朗日函數(shù)求解滿足條件的分離點(diǎn);其次以求解的分離點(diǎn)為基準(zhǔn),對(duì)分離前后飛行事件進(jìn)行人工規(guī)劃,并以測(cè)控區(qū)內(nèi)發(fā)生熱控故障地面決策應(yīng)急撤離為例對(duì)規(guī)劃流程進(jìn)行分析,最后將本文規(guī)劃結(jié)果和實(shí)際在軌演練結(jié)果進(jìn)行比較,驗(yàn)證規(guī)劃流程的合理性和可實(shí)施性。

2 正常撤離與應(yīng)急撤離

正常撤離是載人任務(wù)飛行乘組順利完成駐留工作,按照飛行計(jì)劃安排實(shí)現(xiàn)載人飛船與目標(biāo)飛行器分離、撤離的過(guò)程。 正常撤離以分離時(shí)刻為界分為分離準(zhǔn)備段和分離撤離段,分離準(zhǔn)備段航天員主要完成空間站駐留艙段物品撤收、留軌物資清理裝運(yùn),完成空間站無(wú)人狀態(tài)設(shè)置,以及駐留艙段以及各來(lái)訪飛行器艙門(mén)關(guān)閉和檢漏等。 地面控制系統(tǒng)主要完成飛船和目標(biāo)飛行器分離前狀態(tài)設(shè)置,主要包括飛船測(cè)控、導(dǎo)航、環(huán)控、生保等設(shè)備開(kāi)機(jī)和功能檢查,分離前飛船和目標(biāo)飛行器狀態(tài)設(shè)置和確認(rèn)等工作。 分離段主要由航天器自主完成剛性連接解鎖并撤離至固定停泊點(diǎn)。

應(yīng)急撤離是故障情況下的撤離。 載人飛船與空間站艙段組合體飛行期間,導(dǎo)致應(yīng)急撤離的故障模式主要包括載人環(huán)境異常[9-10]、推進(jìn)系統(tǒng)泄漏故障和電源系統(tǒng)故障[11]以及組合體受到其他在軌飛行器碰撞預(yù)警威脅等。 各故障模式對(duì)航天員安全危害程度較高,需盡快使組合體從常規(guī)飛行模式切換為應(yīng)急故障處置模式,并在決策實(shí)施應(yīng)急撤離后,能夠在故障造成實(shí)際危害之前保證載人飛船安全撤離。 因此,與正常撤離相比,應(yīng)急撤離對(duì)撤離時(shí)長(zhǎng)要求較高,需要對(duì)正常撤離前分離準(zhǔn)備時(shí)間進(jìn)行壓縮,減少分離準(zhǔn)備段的操作項(xiàng)目,兩者的主要區(qū)別如表1 所示。

表1 應(yīng)急撤離和正常撤離區(qū)別Table 1 The difference between emergency evacuation and normal evacuation

3 應(yīng)急撤離流程分析

應(yīng)急撤離是在故障發(fā)生之后的有限撤離時(shí)間內(nèi),通過(guò)合理安排人、船、器、地撤離項(xiàng)目,實(shí)現(xiàn)故障情況下緊張有序撤離,保證航天員安全。 根據(jù)故障發(fā)生時(shí)機(jī)不同,應(yīng)急撤離分為航天員自主啟動(dòng)應(yīng)急撤離和地面決策啟動(dòng)應(yīng)急撤離。

3.1 航天員自主啟動(dòng)應(yīng)急撤離流程

對(duì)于測(cè)控區(qū)外發(fā)生直接影響航天員安全的故障(如駐留艙段失火、失壓等),因故障危急程度高,由航天員自主決策啟動(dòng)應(yīng)急撤離,并開(kāi)始執(zhí)行分離撤離前準(zhǔn)備工作,主要包括撤收駐留艙物品、飛船狀態(tài)設(shè)置等。 當(dāng)組合體進(jìn)入測(cè)控區(qū)后,地面通過(guò)實(shí)時(shí)遙測(cè)數(shù)據(jù)獲取組合體狀態(tài)參數(shù)。 若判斷組合體發(fā)生緊急故障,且航天員在測(cè)控區(qū)外決策并啟動(dòng)應(yīng)急撤離,則首先與航天員溝通確認(rèn)組合體狀態(tài),并授權(quán)航天員繼續(xù)完成分離前各項(xiàng)工作,同時(shí)地面測(cè)控系統(tǒng)分析具體故障數(shù)據(jù)確定故障模式及故障發(fā)生時(shí)間,并同步開(kāi)展應(yīng)急撤離準(zhǔn)備工作。 實(shí)施流程如圖1 所示。

航天員自主決策啟動(dòng)應(yīng)急撤離時(shí),由于故障發(fā)生在測(cè)控區(qū)外,應(yīng)急撤離有效時(shí)間由故障允許處置時(shí)間[8]和故障發(fā)生在測(cè)控區(qū)外的時(shí)間差決定,測(cè)控區(qū)外航天員完成的工作不占用應(yīng)急撤離有效時(shí)間,同時(shí)地面決策后續(xù)處置后,由地面和航天員并行開(kāi)展撤離前準(zhǔn)備工作,航天員的操作同樣不占用應(yīng)急撤有效時(shí)間。

3.2 地面決策啟動(dòng)應(yīng)急撤離流程

對(duì)于測(cè)控區(qū)內(nèi)發(fā)生的導(dǎo)致應(yīng)急撤離故障,由地面判斷決策啟動(dòng)應(yīng)急撤離,其實(shí)施流程包括:首先地面通過(guò)遙測(cè)數(shù)據(jù)與航天員溝通確認(rèn)組合體工作狀態(tài)、故障模式等,根據(jù)故障模式?jīng)Q策是否啟動(dòng)應(yīng)急撤離,并告知航天員;在地面決策啟動(dòng)應(yīng)急撤離后,地面和航天員并行開(kāi)展分離撤離前的準(zhǔn)備工作,航天員主要完成組合體內(nèi)物品撤收、狀態(tài)設(shè)置及關(guān)閉艙門(mén)等操作后,撤離至載人飛船。 地面主要完成分離條件計(jì)算、分離點(diǎn)選擇和確認(rèn)、飛行程序生成注入及分離狀態(tài)監(jiān)視等,實(shí)施流程圖如圖2 所示。

圖2 地面決策啟動(dòng)應(yīng)急撤離流程Fig.2 Flowchart of ground flight control center decision-making for emergency evacuation

與航天員自主啟動(dòng)應(yīng)急撤離程序相比,地面決策情況下對(duì)故障模式及故障發(fā)生時(shí)機(jī)等異常掌握更及時(shí),由于故障發(fā)生在測(cè)控區(qū)內(nèi),應(yīng)急撤離有效時(shí)間僅由故障允許處置時(shí)間決定,航天員的操作同樣不占用應(yīng)急撤有效時(shí)間。

4 應(yīng)急任務(wù)規(guī)劃

載人航天器應(yīng)急撤離過(guò)程由一系列飛行事件組成,各飛行事件的起始時(shí)間通常與故障發(fā)生時(shí)刻、故障類(lèi)型、測(cè)控條件等綁定,飛行事件之間的時(shí)間間隔還需要滿足航天員準(zhǔn)備、地面準(zhǔn)備等條件。 任務(wù)規(guī)劃就是以滿足飛行時(shí)序、測(cè)控等多約束條件為目標(biāo),合理安排各個(gè)任務(wù)事件的執(zhí)行順序[12]。 但由于應(yīng)急撤離各飛行事件與飛行時(shí)序、測(cè)控、光照,以及工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)等約束條件強(qiáng)耦合,難以采用程序自動(dòng)規(guī)劃的方式直接輸出規(guī)劃結(jié)果,因此本文采用人工規(guī)劃方式,對(duì)應(yīng)急撤離期間的規(guī)劃流程進(jìn)行分析。

無(wú)論是由地面決策還是航天員啟動(dòng)的應(yīng)急撤離,選擇分離點(diǎn)是任務(wù)規(guī)劃的關(guān)鍵,只有選定滿足約束條件的分離時(shí)刻,撤離期間各飛行事件才可按照時(shí)序和約束進(jìn)行規(guī)劃。

4.1 分離點(diǎn)選擇的約束條件

應(yīng)急撤離中載人飛船和目標(biāo)航天器分離時(shí)刻的選擇需要滿足一定約束條件,假設(shè)t為允許分離時(shí)刻,各約束條件可具體描述為:

1)測(cè)控覆蓋約束。 不管是航天員自主啟動(dòng)還是地面決策啟動(dòng)應(yīng)急撤離,要求分離過(guò)程均安排在測(cè)控站內(nèi)實(shí)施,以確保地面能夠?qū)Ψ蛛x前狀態(tài)進(jìn)行確認(rèn),同時(shí)對(duì)分離過(guò)程關(guān)鍵飛行事件進(jìn)行監(jiān)視,并在必要時(shí)進(jìn)行干預(yù)。 將組合體分離前地面制定飛行程序的執(zhí)行時(shí)間和分離狀態(tài)確認(rèn)時(shí)間記為T(mén)Z,同時(shí)將組合體執(zhí)行剛性連接解鎖時(shí)間記為T(mén)J,根據(jù)分離點(diǎn)選取原則,需要在[t-TZ,t+TJ] 有測(cè)控支持。

2)飛行事件約束。 載人飛船和目標(biāo)飛行器應(yīng)急分離之前,地面和航天員需要并行完成分離準(zhǔn)備工作。 地面需要完成分離狀態(tài)設(shè)置、分離程序生成、會(huì)簽和注入,以及組合體姿態(tài)調(diào)整等;航天員需要完成飛船狀態(tài)設(shè)置、目標(biāo)飛行器物品撤收、艙門(mén)關(guān)閉和泄壓等。 該撤離準(zhǔn)備過(guò)程根據(jù)工程任務(wù)經(jīng)驗(yàn)可量化為固定時(shí)長(zhǎng)TI,實(shí)際執(zhí)行過(guò)程中可以根據(jù)故障發(fā)生時(shí)組合體飛行模式、地面飛控模式、實(shí)際測(cè)控條件、停靠飛行器數(shù)量等修改該準(zhǔn)備時(shí)間。 定義t0為決策快速撤離時(shí)間,則t需滿足t-t0≥TI。

3)撤離有效時(shí)間約束。 發(fā)生導(dǎo)致應(yīng)急撤離故障時(shí),不同的故障模式,其特性及變化趨勢(shì)不同,因此從故障發(fā)生至影響航天員安全的持續(xù)時(shí)間不同,把該持續(xù)時(shí)間定義為故障允許處置時(shí)間。在載人航天器研制階段,通過(guò)故障模式的影響分析及試驗(yàn)驗(yàn)證,能夠確定每種故障模式下的故障允許處置時(shí)間[8],本文將其定義為tmax。 當(dāng)故障發(fā)生在測(cè)控區(qū)外時(shí),還需要確定測(cè)控區(qū)外的故障時(shí)間,記為tout,分離點(diǎn)需選在故障有效處置時(shí)間內(nèi),即t≤tmax-tout。

4)太陽(yáng)入射角約束[13-14]。 太陽(yáng)入射角要求與航天器自身能源、熱控等分系統(tǒng)的約束要求相關(guān),可綜合為航天器在一段飛行時(shí)間內(nèi)太陽(yáng)矢量與軌道平面夾角的要求。 分離和撤離過(guò)程,需要滿足太陽(yáng)入射角小于固定角度值α。 定義θ(t)為t時(shí)刻太陽(yáng)矢量與軌道面的夾角,TD為載人飛船撤離至固定停泊點(diǎn)時(shí)間,則需要滿足θ(t,t+TD)＜α。

4.2 分離點(diǎn)選擇的方法

為求分離點(diǎn)在上述約束條件下的最優(yōu)解,本文構(gòu)造拉格朗日函數(shù)f(t) 如式(1) ～ 式(5)所示:

其中t0為決策快速撤離時(shí)間,tmax為快速撤離允許處置時(shí)間,[tn,tn+1] 為測(cè)控跟蹤弧段跟蹤時(shí)間區(qū)間。σ1和σ2為拉格朗日懲罰因子。

通過(guò)求解minf(t) ,獲取滿足條件的分離點(diǎn)值,同時(shí)將t代入上式(4)(5)中判斷是否滿足測(cè)控約束,從而獲取最終分離點(diǎn)值。

4.3 應(yīng)急撤離任務(wù)規(guī)劃流程

應(yīng)急撤離過(guò)程任務(wù)規(guī)劃,是以計(jì)算出的分離點(diǎn)為基準(zhǔn),在滿足飛行時(shí)序、測(cè)控、光照、航天員操作、地面準(zhǔn)備等多約束條件下,輸出應(yīng)急撤離期間各個(gè)飛行事件的起始時(shí)間,使得規(guī)劃結(jié)果滿足應(yīng)急撤離各項(xiàng)要求。 撤離任務(wù)規(guī)劃區(qū)間包括從組合體狀態(tài)分析確認(rèn)導(dǎo)致應(yīng)急撤離故障發(fā)生開(kāi)始,直至載人飛船撤離到安全距離的時(shí)間段。 其具體實(shí)施項(xiàng)目如下:

1)確認(rèn)狀態(tài)決策撤離。 當(dāng)組合體進(jìn)入測(cè)控區(qū)后,地面根據(jù)遙測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)故障模式、故障發(fā)生時(shí)間進(jìn)行確認(rèn)。 故障模式可確定該故障下后續(xù)處置,當(dāng)決策應(yīng)急撤離后,根據(jù)故障模式可知故障允許處置時(shí)間tmax,若故障發(fā)生在測(cè)控區(qū)外,還需要確認(rèn)故障發(fā)生時(shí)間,從而得到應(yīng)急撤離有效處置時(shí)間區(qū)間[0,tmax-tout] (若故障發(fā)生在測(cè)控區(qū)內(nèi),則tout= 0);

2)獲取預(yù)報(bào)文件,選取分離點(diǎn)。 獲取地面計(jì)算的應(yīng)急撤離預(yù)報(bào)文件,主要包括太陽(yáng)入射角預(yù)報(bào)文件、陽(yáng)光抑制角預(yù)報(bào)文件、測(cè)控預(yù)報(bào)文件,作為分離點(diǎn)選取的依據(jù)文件,并根據(jù)4.1 和4.2 節(jié)分離點(diǎn)選取方法,選取分離點(diǎn);

3)調(diào)整飛行程序和測(cè)控網(wǎng)配置。 依據(jù)選取的分離點(diǎn),制定應(yīng)急飛行程序和測(cè)控網(wǎng)配置,生成應(yīng)急飛控計(jì)劃、應(yīng)急測(cè)控資源申請(qǐng),并完成各系統(tǒng)會(huì)簽確認(rèn);

4)飛行程序注入。 飛行程序會(huì)簽確認(rèn)無(wú)誤后,當(dāng)組合體進(jìn)入測(cè)控區(qū),地面完成應(yīng)急飛行程序注入;

5)航天員撤離準(zhǔn)備。 地面將分離時(shí)刻通知航天員后,航天員完成應(yīng)急撤離前的準(zhǔn)備工作,完成后和地面確認(rèn)完成情況,因此過(guò)程和地面應(yīng)急撤離準(zhǔn)備并行開(kāi)展,不占用應(yīng)急撤離有效時(shí)間;

6)分離。 在滿足分離約束條件下,組合體在分離時(shí)刻到來(lái)時(shí)執(zhí)行剛性連接解鎖,解鎖后組合體實(shí)現(xiàn)分離,該時(shí)間段為固定時(shí)長(zhǎng),由載人航天器設(shè)計(jì)狀態(tài)決定;

7)撤離。 載人航天器與目標(biāo)航天器分離并撤退至固定停泊點(diǎn)后,地面發(fā)送撤離指令,使載人航天器撤離至安全距離,后繼承接載人飛船正常返回程序,應(yīng)急撤離規(guī)劃結(jié)束。

4.4 應(yīng)急撤離任務(wù)規(guī)劃樣例

按照上述規(guī)劃步驟,以發(fā)生載人環(huán)境異常、地面決策啟動(dòng)應(yīng)急撤離為例進(jìn)行規(guī)劃。 當(dāng)駐留航天器發(fā)生載人環(huán)境異常時(shí),可能破壞其常溫常壓的駐留環(huán)境[8],直接危及航天員的安全,因此航天員應(yīng)盡快返回地面以確保安全。 具體規(guī)劃過(guò)程如下圖3 所示,圖中各時(shí)間區(qū)間說(shuō)明如下:

圖3 應(yīng)急撤離任務(wù)規(guī)劃過(guò)程Fig.3 Planning process of emergency evacuation mission

1)故障發(fā)生后,在T時(shí)間段內(nèi)要完成故障分析、組合體狀態(tài)確認(rèn),根據(jù)故障預(yù)案和實(shí)際狀態(tài)決策是否應(yīng)急撤離。 其中故障分析、組合體狀態(tài)確認(rèn)需要依據(jù)下行遙測(cè)數(shù)據(jù),因此需在出測(cè)控弧段1 前完成,其后沿時(shí)間為出測(cè)控弧段1 的時(shí)間。通過(guò)故障分析可得tmax,后繼需在tmax內(nèi)完成撤離期間各飛行事件任務(wù)規(guī)劃;

2)當(dāng)決策應(yīng)急撤離后,應(yīng)盡快計(jì)算分離點(diǎn),作為地面后繼任務(wù)規(guī)劃的基準(zhǔn)。 實(shí)際計(jì)算時(shí),根據(jù)任務(wù)軌道計(jì)算的軌道日照角文件、陽(yáng)光抑制角度文件和測(cè)控覆蓋文件為輸入文件,設(shè)置測(cè)控覆蓋步長(zhǎng)為1s;

3)選擇分離點(diǎn)后,地面需根據(jù)分離時(shí)刻生成應(yīng)急撤離飛行程序,并完成飛行程序的校核和確認(rèn),用于保證飛行程序的正確性和有效性,此過(guò)程耗時(shí)為T(mén)2+T3,規(guī)劃時(shí)將兩部分均設(shè)為固定時(shí)長(zhǎng)30 min;

4)由于不具備全時(shí)段測(cè)控覆蓋,在地面完成飛行程序會(huì)簽確認(rèn)后,需要等待測(cè)控區(qū)執(zhí)行飛行程序注入,此過(guò)程總耗時(shí)為T(mén)4;

5)分離點(diǎn)的選取受到測(cè)控、光照、飛行事件等多種條件約束,組合體在分離點(diǎn)所在測(cè)控弧段內(nèi)執(zhí)行分離指令。 將地面和航天員分離前準(zhǔn)備工作完成后,且分離點(diǎn)弧段到來(lái)之前的等待時(shí)長(zhǎng)記為T(mén)5;

6)組合體分離之前需完成分離程序執(zhí)行,設(shè)置目標(biāo)飛行器和載人飛船分離前狀態(tài),該時(shí)間段為固定時(shí)長(zhǎng)T6,由地面制定飛行程序決定;

7)組合體在分離時(shí)刻到來(lái)時(shí)即執(zhí)行剛性連接解鎖,解鎖時(shí)間為固定時(shí)長(zhǎng)T7,由載人飛船設(shè)計(jì)狀態(tài)決定,解鎖之后組合體實(shí)現(xiàn)分離,撤退至固定停泊點(diǎn),該時(shí)間段也為固定時(shí)長(zhǎng)T8。

為進(jìn)一步明確應(yīng)急撤離期間各事件起始時(shí)間,判斷應(yīng)急規(guī)劃結(jié)果是否滿足任務(wù)需求,本文假設(shè)上述載人環(huán)境故障發(fā)生時(shí)間為測(cè)控弧段1 進(jìn)站后5 min(即某天北京時(shí)08:00:00),根據(jù)4.2 節(jié)分離點(diǎn)計(jì)算方法計(jì)算得到滿足條件的分離點(diǎn)為測(cè)控弧段3 跟蹤開(kāi)始后19 min(即北京時(shí)10:46:00);該故障下達(dá)到安全狀態(tài),即組合體分離的允許處置時(shí)間為定值,采用上述規(guī)劃方法,對(duì)應(yīng)急撤離任務(wù)規(guī)劃結(jié)果采用甘特圖的形式表示,如圖4所示。 從圖中可以看出,本次規(guī)劃時(shí)間區(qū)間約為3 h,小于該故障情況下應(yīng)急撤離工程指標(biāo)要求。

圖4 應(yīng)急撤離任務(wù)規(guī)劃結(jié)果Fig.4 Planning results of emergency evacuation mission

5 規(guī)劃流程驗(yàn)證

為了驗(yàn)證本文規(guī)劃流程的合理性和可實(shí)施性,將一次實(shí)際在軌地面決策啟動(dòng)應(yīng)急撤離演練與本文規(guī)劃結(jié)果進(jìn)行比對(duì)。 本文的規(guī)劃開(kāi)始時(shí)間和在軌演練一樣,都是從故障發(fā)生決策應(yīng)急撤離開(kāi)始,結(jié)束時(shí)間為載人飛船與目標(biāo)航天器分離并撤離到固定停泊點(diǎn),兩者結(jié)果比較如下:

1)在分離時(shí)刻選擇上,在軌演練時(shí)分離點(diǎn)依賴地面人員工程經(jīng)驗(yàn)人工選定,和本文規(guī)劃采用的分離點(diǎn)選擇方法雖然不同,但是由于分離點(diǎn)約束條件和選取原則近似一致,所以兩者選擇分離時(shí)刻相同;

2)分離程序生成、確認(rèn)和注入上,由于規(guī)劃的飛行程序生成和確認(rèn)是固定時(shí)長(zhǎng),在軌演練中這兩部分時(shí)長(zhǎng)都小于規(guī)劃時(shí)長(zhǎng),同時(shí)演練中飛行程序注入時(shí)刻早于規(guī)劃開(kāi)始時(shí)間,但是由于兩者分離時(shí)刻相同,在軌演練中測(cè)控等待的時(shí)長(zhǎng)較長(zhǎng);

3)分離和撤離過(guò)程,對(duì)分離程序執(zhí)行、分離和撤離而言,本文規(guī)劃結(jié)果和實(shí)際在軌演練結(jié)果一致。

結(jié)果表明,本文的規(guī)劃流程、規(guī)劃結(jié)果和實(shí)際在軌演練流程近似相同,可以保證故障時(shí)地面及時(shí)決策,合理安排各飛行事件,實(shí)現(xiàn)航天員的安全撤離。

6 結(jié)論

1)本文提出的應(yīng)急撤離任務(wù)規(guī)劃流程,將撤離期間的飛行事件及其起始時(shí)間進(jìn)行量化,能夠在應(yīng)急撤離有效處置時(shí)間內(nèi)完成撤離,且分離前后各事件滿足約束條件,測(cè)控等待時(shí)長(zhǎng)較短;

2)本文主要關(guān)注于組合體期間應(yīng)急撤離通用任務(wù)規(guī)劃流程,規(guī)劃結(jié)果基于常規(guī)飛行和飛控模式,后續(xù)需根據(jù)任務(wù)實(shí)際建立各種模式下應(yīng)急撤離流程,并細(xì)化應(yīng)急撤離分支;

3)對(duì)應(yīng)急撤離任務(wù)規(guī)劃,目前基于人工模式的規(guī)劃流程,規(guī)劃過(guò)程依賴地面操作人員的工程經(jīng)驗(yàn)、熟練程度等,后續(xù)將研究撤離期間動(dòng)態(tài)規(guī)劃技術(shù),建立規(guī)劃的模型和算法,使得撤離期間各飛行事件自動(dòng)規(guī)劃,進(jìn)一步縮短規(guī)劃耗時(shí),優(yōu)化規(guī)劃結(jié)果,保障航天員長(zhǎng)期在軌駐留的安全性。