什么是空间交会对接?
空间交会对接是指两个航天器在空间轨道上会合并在结构上连成一个整体的技术,是实现航天站、航天飞机、太空平台和空间运输系统的空间装配、回收、补给、维修、航天员交换及营救等在轨道上服务的先决条件。交会对接过程有四个阶段,同时根据航天员介入的程度和智能控制水平可分为四种操作方式。2011年11月3日凌晨,神舟八号飞船与天宫一号实现中国首次空间交会对接。2012年6月18日14时,神舟九号飞船与天宫一号实现中国第二次空间交会对接,是中国首次载人交会对接。使中国成为继俄罗斯和美国后,世界上第三个完全掌握空间交会对接的国家。 航天器空间交会对接技术的实施必须由高级控制系统来完成,根据航天员及地面站的参与程度可 将控制方式划分为如下四种类型: 遥控操作 追踪航天器的控制不依靠航天员,全部由地面站通过遥测和遥控来实现,此时要求全球设站或者有中继卫星协助。 手动操作 在地面测控站的指导下,航天员在轨道上对追踪航天器的姿态和轨道进行观察和判断,然后动手操作。这是目前比较成熟的方法。 自动控制 不依靠航天员,由船载设备和地面站相结合实现交会对接。该控制方法亦要求全球设站或有中继卫星协助。 自主控制 不依靠航天员与地面站,完全由船上设备自主实现交会对接 按不同的结构和原理,空间对接机构有四种: “环-锥”式 “环-锥”式机构是最早期的对接机构,它由内截顶圆锥和外截顶圆锥组成。内截顶圆锥安装在一系列缓冲器上,使它能吸收冲击能量。这种结构曾用于美国的“双子星座”飞船与“阿金纳”火箭以及美国“双子星座”飞船之间的对接等。 “杆-锥”式 “杆-锥”式机构(也叫“栓-锥”式结构)是在两个航天器对接面上分别装有栓和锥的对接机构,即一个航天器的对接机构内装有接收锥,另一个航天器上装有对接碰撞杆,在对接时,碰撞杆渐渐指向接收锥内,接收锥将杆头锁定。由于这种对接结构不具备既有主动又有被动的功能,所以不利于实施空间营救。俄罗斯“联盟”飞船与“礼炮”号空间站、“联盟TM”飞船与“和平”号空间站,美国“阿波罗”登月舱与指令舱等的对接,都曾采用这种对接机构。 “异体同构周边”式 “异体同构周边”式对接机构可以克服“杆-锥”式机构的缺点,因为它满足了下面两个要求: ①对接机构是异体同构,使航天器既可作主动方,也能作被动方,这一点对空间救援特别重要; ②对接机构必须是周边的,即所有定向和动力部件都安装于中央舱口的四周,从而保证中央成为来往通道空间。苏联“联盟-19”飞船与美国“阿波罗-18”飞船、航天飞机与“和平”号空间站、航天飞机与国际空间站等对接,都采用这种对接机构。其中,航天飞机与国际空间站的对接虽然仍采用“异体同构周边”对接机构,但增加了先进的综合测量系统,包括GPS导航接收系统、数据跟踪与中继导航与通信接收系统、微波交会雷达系统、激光对接雷达系统、光学对接摄像系统等,此外,还包括航天员显示装置(空间六分仪、望远镜、显示器、荧光屏等)。 “抓手-碰撞锁”式 “抓手-碰撞锁”式机构是欧洲、日本研制的十字交叉和三点式对接机构。这两种机构实际上性质相同,只是布局上的差别。前者在周边布置四个抓手与撞锁,后者在周边布置三个抓手与撞锁。这两种对接机构都是无密封性能、无通道口的设计,适合与不载人航天器之间的对接,如无人空间平台、空间拖船等。
延伸阅读
什么是我国首次进行交会对接航天飞行任务?
天舟二号货运飞船是我国首次进行交会对接航天飞行任务
2011年,神舟八号飞船与天宫一号目标飞行器实现轴向对接,我国首次实现无人空间交会对接,成为世界上第三个独立掌握空间交会对接技术的国家,仅用一年时间便实现了有人空间手动交会对接。
空间交会对接的顺序是什么?
空间交会对接的主要阶段顺序!
在交会对接过程中,追踪飞行器的飞行可以分为以下四个阶段:
远程导引段:在地面测控的支持下,追踪飞行器经过若干次变轨机动,进入到追踪航天器上的敏感器能捕获目标飞行器的范围(一般为15~100千米)。
近程导引段:追踪飞行器根据自身的微波和激光敏感器测得的与目标飞行器的相对运动参数,自动引导到目标飞行器附近的初始瞄准点(距目标飞行器0.5~1千米)。
最终逼近段:追踪飞行器首先捕获目标飞行器的对接轴,当对接轴线不沿轨道飞行方向时,要求追踪飞行器在轨道平面外进行绕飞机动,以进入对接走廊,此时两个飞行器之间的距离约100米,相对速度约1~3米/秒。
对接停靠段:追踪飞行器利用由摄像敏感器和接近敏感器组成的测量系统精确测量两个飞行器的距离、相对速度和姿态,同时启动小发动机进行机动,使之沿对接走廊向目标最后逼近。在对接前关闭发动机,以0.15~0.18米/秒的停靠速度与目标相撞,最后利用栓-锥或异体同构周边对接装置的抓手、缓冲器、传力机构和锁紧机构使两个飞行器在结构上实现硬连接,完成信息传输总线、电源线和流体管线的连接。
首次成功与天宫2号空间实验室进行自动交会对接的是?
2017年4月22日,由航天科技抓总研制的“天舟一号”货运飞船与“天宫二号”空间实验室顺利完成自动交会对接。这是天宫二号发射入轨以来,首次与货运飞船进行的交会对接。
随后,天舟一号与天宫二号进入组合体飞行阶段,成功完成首次推进剂在轨补加试验,使我国成为世界上第三个独立掌握这一关键技术的国家
中国是世界上第几个首次空间交会对接?
2012年6月16日,神舟九号飞船在酒泉卫星发射中心点火发射升空。2012年6月18日11时左右转入自主控制飞行,14时左右和天宫一号实施自动交会对接,这是中国实施的首次载人空间交会对接。神舟九号乘组协同配合,顺利完成手控交会对接、手控分离等高难度空间试验,宣告中国成为世界上第三个完全掌握空间交会对接技术的国家。