為什么飛船要在太空進(jìn)行交會(huì)對(duì)接

大家平時(shí)有觀看過(guò)科技頻道嗎?中國(guó)發(fā)射的“神舟八號(hào)”“神舟九號(hào)”“神舟十號(hào)”與“天宮一號(hào)”大家應(yīng)該都知道吧，可是大家知道他們?yōu)槭裁匆�在太空進(jìn)行交會(huì)對(duì)接嗎?其中的原因是什么呢?相信許多朋友們都不太了解，下面就由小編來(lái)給大家解答一下疑惑吧。

由于科學(xué)研究的需要，空間站的尺寸十分巨大。例如，“國(guó)際空間站”由航天員居住艙、實(shí)驗(yàn)艙、服務(wù)艙、對(duì)接過(guò)渡艙、桁架、太陽(yáng)翼等部分組成，長(zhǎng)109米，寬(含翼展)73米，總質(zhì)量約420噸。無(wú)論是什么型號(hào)的運(yùn)載火箭，都不可能一次把數(shù)百?lài)嵉目臻g站運(yùn)送到軌道上，所以只能將各艙段分批發(fā)射，然后在太空利用交會(huì)對(duì)接技術(shù)搭建起來(lái)。所以交會(huì)對(duì)接技術(shù)是建設(shè)空間站的基礎(chǔ)。

在其他太空活動(dòng)中，比如為長(zhǎng)期在軌道上運(yùn)行的空間站運(yùn)送航天員和提供物資補(bǔ)給，或在軌航天器之間的互訪、物資轉(zhuǎn)運(yùn)或緊急救生等，也要用到交會(huì)對(duì)接技術(shù)。在未來(lái)的深空探測(cè)等航天活動(dòng)中，交會(huì)對(duì)接技術(shù)同樣是不可或缺的。

航天器的交會(huì)對(duì)接是指兩個(gè)航天器在空間軌道上會(huì)合并在結(jié)構(gòu)上連成一個(gè)整體的技術(shù)，是實(shí)現(xiàn)空間站、航天飛機(jī)、太空平臺(tái)和空間運(yùn)輸系統(tǒng)等的空間裝配、回收、補(bǔ)給、維修、航天員交換及營(yíng)救等在軌服務(wù)的先決條件。

在空間交會(huì)與對(duì)接的兩個(gè)航天器中，一個(gè)稱(chēng)目標(biāo)飛行器，一般是空間站或其他大型航天器，是準(zhǔn)備對(duì)接的目標(biāo);另一個(gè)稱(chēng)追蹤飛行器，一般是地面發(fā)射的宇宙飛船、航天飛機(jī)等，是與目標(biāo)飛行器對(duì)接的航天器。例如“天宮一號(hào)”就是目標(biāo)飛行器，而“神舟十號(hào)”就是追蹤飛行器。

交會(huì)對(duì)接時(shí)，最主要的困難在于兩個(gè)航天器都在以7千米每秒以上的速度運(yùn)行，它們的相對(duì)位置和速度都必須精確控制，否則可能會(huì)彼此錯(cuò)過(guò)甚至追尾碰撞。

航天器執(zhí)行交會(huì)對(duì)接，可分成四個(gè)步驟：遠(yuǎn)程導(dǎo)引段、近程導(dǎo)引段、最終逼近段和對(duì)接�？慷�。在開(kāi)始的遠(yuǎn)程導(dǎo)引段，在地面測(cè)控的支持下，追蹤飛行器經(jīng)過(guò)若干次變軌機(jī)動(dòng)，進(jìn)入到追蹤飛行器上的敏感器能捕獲目標(biāo)飛行器的范圍(一般為15～100千米)。在近程導(dǎo)引段，追蹤飛行器根據(jù)自身的微波和激光敏感器測(cè)得的與目標(biāo)飛行器的相對(duì)運(yùn)動(dòng)參數(shù)，自動(dòng)引導(dǎo)到目標(biāo)飛行器附近的初始瞄準(zhǔn)點(diǎn)(距目標(biāo)飛行器0.5～1千米)。進(jìn)入最終逼近段，追蹤飛行器首先捕獲目標(biāo)飛行器的對(duì)接軸，對(duì)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(jìn)行繞飛機(jī)動(dòng)，以進(jìn)入對(duì)接走廊。此時(shí)，兩個(gè)飛行器之間的距離約100米，相對(duì)速度約1～3米/秒。最后的對(duì)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(cè)量系統(tǒng)精確測(cè)量?jī)蓚�(gè)飛行器的距離、相對(duì)速度和姿態(tài)，同時(shí)啟動(dòng)小發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行機(jī)動(dòng)，使之沿對(duì)接走廊向目標(biāo)最后逼近。在對(duì)接前關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)，以0.15～0.18米/秒的�？克俣扰c目標(biāo)相撞，最后利用栓—錐式或異體同構(gòu)周邊式對(duì)接裝置，使兩個(gè)飛行器在結(jié)構(gòu)上實(shí)現(xiàn)硬連接，完成信息傳輸總線、電源線和流體管線的連接。

自20世紀(jì)60年代以來(lái)，美國(guó)、俄羅斯(蘇聯(lián))、中國(guó)、日本等國(guó)總共實(shí)施了300多次航天器交會(huì)對(duì)接，其中俄羅斯(蘇聯(lián))進(jìn)行的次數(shù)最多。目前，完全獨(dú)立擁有空間交會(huì)對(duì)接技術(shù)的國(guó)家有美國(guó)、俄羅斯和中國(guó)。

1966年3月，美國(guó)航天員阿姆斯特朗和斯科特駕駛“雙子星座8號(hào)”飛船，與經(jīng)過(guò)改裝的一個(gè)火箭第三級(jí)無(wú)人艙體，進(jìn)行了人類(lèi)歷史上首次載人空間交會(huì)對(duì)接。從1964年到1966年，“雙子星座號(hào)”系列飛船通過(guò)了2次無(wú)人和10次 載人飛行，驗(yàn)證了多種交會(huì)對(duì)接方式和技術(shù)，為阿波羅探月活動(dòng)的順利進(jìn)行做好了充分準(zhǔn)備。美國(guó)航天器的交會(huì)對(duì)接多采用手動(dòng)方式，這主要全面考慮技術(shù)的把握性、安全可靠性和成本經(jīng)濟(jì)性等諸多因素。

俄羅斯(蘇聯(lián))是進(jìn)行航天器交會(huì)對(duì)接最多的國(guó)家，多采用自動(dòng)對(duì)接技術(shù)。1967年，第一次無(wú)人航天器自動(dòng)交會(huì)對(duì)接就是由蘇聯(lián)的兩艘“聯(lián)盟”飛船完成的�！奥�(lián)盟”飛船至今仍在服役，它和“進(jìn)步號(hào)”貨運(yùn)飛船已經(jīng)執(zhí)行過(guò)200多次交會(huì)對(duì)接任務(wù)。

與其他任務(wù)一樣，交會(huì)對(duì)接也不能保證每次都獲得成功。美國(guó)交會(huì)對(duì)接發(fā)生過(guò)兩次故障：一次是“雙子星座9號(hào)”與“阿金納”目標(biāo)飛行器對(duì)接時(shí)發(fā)生故障;另一次是“阿波羅14號(hào)”飛往月球過(guò)程中，在指令艙與登月艙對(duì)接時(shí)，由于對(duì)接機(jī)構(gòu)材料原因，出現(xiàn)多次對(duì)接失敗，直到第六次試接才獲得成功。俄羅斯交會(huì)對(duì)接的失敗給人們留下深刻印象。1997年6月24日，“進(jìn)步M-34號(hào)”貨運(yùn)飛船脫離“和平號(hào)”空間站對(duì)接口，飛離了空間站一段距離，次日該飛船飛回來(lái)再次逼近空間站時(shí)，由于制動(dòng)控制部件失靈，飛船沒(méi)有及時(shí)對(duì)航天員指令做出響應(yīng)，直接撞到“和平號(hào)”的“晶體”艙上。2010年，俄羅斯兩艘“進(jìn)步M號(hào)”貨運(yùn)飛船與“國(guó)際空間站”進(jìn)行自動(dòng)對(duì)接時(shí)也先后失敗，后來(lái)采取了改進(jìn)措施才獲得成功。

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