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                    為什么飛船要在太空進行交會對接?

                    來源:科普中國網

                    “神舟八號”“神舟九號”“神舟十號”相繼與“天宮一號”成功交會對接后,交會對接一時成為很多人關注的話題。為什么航天器要在太空中進行交會對接呢?

                    為什么飛船要在太空進行交會對接?

                    “阿波羅號”飛船和“聯盟號”飛船對接后,兩國航天員在太空握手

                    由于科學研究的需要,空間站的尺寸十分巨大。例如,“國際空間站”由航天員居住艙、實驗艙、服務艙、對接過渡艙、桁架、太陽翼等部分組成,長109米,寬(含翼展)73米,總質量約420噸。無論是什么型號的運載火箭,都不可能一次把數百噸的空間站運送到軌道上,所以只能將各艙段分批發射,然后在太空利用交會對接技術搭建起來。所以交會對接技術是建設空間站的基礎。

                    在其他太空活動中,比如為長期在軌道上運行的空間站運送航天員和提供物資補給,或在軌航天器之間的互訪、物資轉運或緊急救生等,也要用到交會對接技術。在未來的深空探測等航天活動中,交會對接技術同樣是不可或缺的。

                    航天器的交會對接是指兩個航天器在空間軌道上會合,并在結構上連成一個整體的技術,是實現空間站、航天飛機、太空平臺和空間運輸系統等的空間裝配、回收、補給、維修、航天員交換及營救等在軌服務的先決條件。

                    在空間交會與對接的兩個航天器中,一個稱目標飛行器,一般是空間站或其他大型航天器,是準備對接的目標;另一個稱追蹤飛行器,一般是地面發射的宇宙飛船、航天飛機等,是與目標飛行器對接的航天器。例如“天宮一號”就是目標飛行器,而“神舟十號”就是追蹤飛行器。

                    交會對接時,最主要的困難在于兩個航天器都在以7千米每秒以上的速度運行,它們的相對位置和速度都必須精確控制,否則可能會彼此錯過甚至追尾碰撞。

                    航天器執行交會對接,可分成四個步驟:遠程導引段、近程導引段、最終逼近段和對接??慷?。在開始的遠程導引段,在地面測控的支持下,追蹤飛行器經過若干次變軌機動,進入到追蹤飛行器上的敏感器能捕獲目標飛行器的范圍(一般為15~100千米)。在近程導引段,追蹤飛行器根據自身的微波和激光敏感器測得的與目標飛行器的相對運動參數,自動引導到目標飛行器附近的初始瞄準點(距目標飛行器0.5~1千米)。進入最終逼近段,追蹤飛行器首先捕獲目標飛行器的對接軸,對接軸線不沿軌道飛行方向,要求追蹤飛行器在軌道平面外進行繞飛機動,以進入對接走廊。此時,兩個飛行器之間的距離約100米,相對速度約1~3米/秒。最后的對接??慷?,追蹤飛行器利用由攝像敏感器和接近敏感器組成的測量系統精確測量兩個飛行器的距離、相對速度和姿態,同時啟動小發動機進行機動,使之沿對接走廊向目標最后逼近。在對接前關閉發動機,以0.15~0.18米/秒的??克俣扰c目標相撞,最后利用栓—錐式或異體同構周邊式對接裝置,使兩個飛行器在結構上實現硬連接,完成信息傳輸總線、電源線和流體管線的連接。

                    為什么飛船要在太空進行交會對接?

                      “聯盟 TMA號”飛船與“國際空間站”對接

                    為什么飛船要在太空進行交會對接?

                    自20世紀60年代以來,美國、俄羅斯(蘇聯)、中國、日本等國總共實施了300多次航天器交會對接,其中俄羅斯(蘇聯)進行的次數最多。目前,完全獨立擁有空間交會對接技術的國家有美國、俄羅斯和中國。

                    1966年3月,美國航天員阿姆斯特朗和斯科特駕駛“雙子星座8號”飛船,與經過改裝的一個火箭第三級無人艙體,進行了人類歷史上首次載人空間交會對接。從1964年到1966年,“雙子星座號”系列飛船通過了2次無人和10次載人飛行,驗證了多種交會對接方式和技術,為阿波羅探月活動的順利進行做好了充分準備。美國航天器的交會對接多采用手動方式,這主要全面考慮技術的把握性、安全可靠性和成本經濟性等諸多因素。

                    俄羅斯(蘇聯)是進行航天器交會對接最多的國家,多采用自動對接技術。1967年,第一次無人航天器自動交會對接就是由蘇聯的兩艘“聯盟號”飛船完成的?!奥撁颂枴憋w船至今仍在服役,它和“進步號”貨運飛船已經執行過200多次交會對接任務。

                    與其他任務一樣,交會對接也不能保證每次都獲得成功。美國交會對接發生過兩次故障:一次是“雙子星座9號”與“阿金納”目標飛行器對接時發生故障;另一次是“阿波羅14號”飛往月球過程中,在指令艙與登月艙對接時,由于對接機構材料原因,出現多次對接失敗,直到第六次試接才獲得成功。俄羅斯交會對接的失敗給人們留下深刻印象。1997年6月24日,“進步M-34號”貨運飛船脫離“和平號”空間站對接口,飛離了空間站一段距離,次日該飛船飛回來再次逼近空間站時,由于制動控制部件失靈,飛船沒有及時對航天員指令做出響應,直接撞到“和平號”的“晶體”艙上。2010年,俄羅斯兩艘“進步M號”貨運飛船與“國際空間站”進行自動對接時也先后失敗,后來采取了改進措施才獲得成功。高云峰

                    關鍵詞:交會對接

                    為什么飛船要在太空進行交會對接?

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