该系统承担着飞船从发射入轨、姿态与轨道控制,到与目标飞行器全自主交会对接,再到撤离返回的全过程控制任务,其性能直接决定了交会对接的安全性与精准度。该领域积累与迭代,神舟飞船GNC系统已实现从可用到好用的跨越式发展。与此同时,径向交会对接过程中,飞船需完成从平飞至竖飞的大范围姿态机动,对GNC系统的敏感器提出更高要求,需精准捕捉目标飞行器的位置信息,在无地球参照基准的情形下实现精准定位。神舟十三号和神舟十四号任务已该领域,但均为6.5小时交会对接模式;神舟二十一号和神舟二十二号任务采用3.5小时快速交会对接模式,但都是与空间站前向交会对接。据介绍,前向、后向交会对接存在稳定的中途停泊点,发动机不需要不断工作,飞船就能在较长时间内保持姿态与轨道稳定,GNC系统的控制压力相对较小;而径向交会对接没有稳定的停泊点,飞船需持续变动姿态与轨道,全程处于动态控制状态,不仅要实时考虑推进剂消耗难题,也对GNC系统的实时响应和控制精度提出了严苛要求。专家称,从GNC系统来看,径向交会对接与前向、后向交会对接存在明显差异,其技术难度远超后者,对GNC系统的精准控制能力提出更高要求。另外,径向交会对接的手控操作难度更大,测控条件相对较差,更依赖GNC系统的全自主控制能力。
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