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回顾美苏5大航天器交会对接

发布日期:2019-10-07 09:38   来源:未知   阅读:

  航天器交会对接是指两个航天器(宇宙飞船、航天飞机等)在太空轨道上交会对接,合并成在结构上连成一体的航天器的过程。1966年3月16日,美国航天员乘坐双子星座8号飞船,手动操作交会过程,与无人阿金纳目标飞行器对接,奇才高手心水论坛,实现了两个航天器之间的首次交会对接。1967年10月30日,苏联飞船宇宙186与宇宙188完成了首次自动交会对接。空间交会对接是载人航天三大基本技术之一,在很多空间活动中都会用到这项技术。例如,可以在近地轨道组装大型空间站,组装飞往月球、火星等外天体的飞行器,刘伯温心水论坛,可以为空间站运送航天员和物资,可以实现航天器在轨服务、应急救援等。

  1969年1月16日,载有航天员沙塔洛夫的“联盟”4号飞船与载有航天员沃雷诺夫、叶利谢耶夫和赫鲁诺夫的“联盟”5号对接成功,第一次实现两艘载人飞船在太空对接。共对接了4小时35分钟。对接后,“联盟”5号的两名航天员经过1小时的舱外活动,转移到“联盟”4号上。

  1966年3月16日,美国航天员阿姆斯特朗和斯科特乘坐“双子星座”8号飞船,手动操作交会过程,与无人“阿金纳”目标飞行器对接,实现了两个航天器之间的首次交会对接。

  对接后,飞船猛烈滚动旋转,阿姆斯特朗不得不将飞船与“阿金纳”分开。但飞船仍在滚动,改用手动控制,才使飞船稳定下来。后查明是因人为扳错开关造成姿控系统故障。为确保安全,飞船紧急返回。

  1965年12月15日,美国“双子星座”6号和7号飞船在航天员参与下,实现了世界上第一次有人空间交会。这两艘飞船在不同轨道上并列飞行,两艘飞船的间距保持在1.83至 3.05米之间,距离地球达312公里。

  这次交会是由乘坐“双子星座”6号的小华尔特 P 希拉与汤姆斯 P 斯塔福德与乘坐“双子星座”7号的弗兰克 鲍曼与小詹姆斯 A 路维尔进行的。

  “双子星座号”7号于12月4日在卡纳维拉尔发射后,“双子星座”6号于12月15日上午8时27分发射,此时7号正在其上空飞过。在第一轨道的端点6号点燃一个燃烧18秒的火箭,使它朝7号较高的轨道接近。“双子星座”6号驾驶员希拉在以后的两个圈中重复操作了几次。交会是在第四圈上进行的,这时他们正在太平洋上空。4小时以后,6号降到较低的轨道上,并于12月16日返回地球;7号在轨道上飞行三天后返回地球。

  1967年10月30日,苏联发射“宇宙”188号无人飞船。飞行49圈时与“宇宙”186号飞船在太空实现自动对接。对接飞行了3.5小时,船上电视摄像机拍摄了对接过程图像。两艘飞船还于10月31日、11月2日各自分离出一个密封回收舱返回地面。“宇宙”186与“宇宙”188完成了苏联首次自动交会对接。

  1995年6月29日,美国航天飞机“亚特兰蒂斯”号顺利地与太空运行的俄罗斯“和平”号空间站对接成功。

  尽管俄罗斯在其“联盟”号飞船与空间站方面已积累了70 多次交会对接的实践经验,但是对于美国航天飞机来说, 只有多次与轨道上的卫星进行空间交会的经验,从未与任何航天器进行过对接。并且此次对接涉及两个国家,无论是技术风险, 还是政治风险都是很大的。因此,“亚特兰蒂斯”号航天飞机使用了俄罗斯研制的对接机构。俄制的对接机构经过了数十次空间飞行的考验, 技术上相当成熟, 可靠性也很高。

  根据设计计算, “亚特兰蒂斯”号航天飞机与“和平”空间站在对接时的相对速度不得大于0.03米/秒。实际上, 这两个各重100多吨的航天器本身正在轨道上以7678米/秒高速运行。为实现对接,速度控制精度要达到 。为此,在对接过程中尽量利用了轨道动力学原理使航天飞机自然减速, 而不用或少用反作用推力器, 以免喷气羽流污染和平号上的光学镜头等敏感部位。

  在对接过程中, “亚特兰蒂斯”号必须精确保持在以“和平”号(“晶体”舱)对接口中心为顶点的一个想象的圆锥形对接走廊内。当两航天器相距76米时, 锥体直径为21米;当距离为9米时, 锥体直径为1.5米; 到达对接瞬时, 只允许有7.62 厘米的横向偏差。为了保证航天飞机处于锥形对接走廊内, 必须精确控制与空间站的相对速度, 设计要求接近时相对速度不得大于0.06米/秒,而实际上,相对速度控制在了0.03米/秒以下。

  造成对接技术难度大的另一个原因是,允许的对接窗口的时间非常短, 只有两分钟。空间交会对接需要在地面站控制指挥下进行, “亚特兰蒂斯”号与“和平”号对接时, 正处在俄罗斯位于亚洲的一个地面站上空。这个地面站能够跟踪测控两航天器的时间只有2 分钟。除了对两航天器的对接机构中心线厘米外, 对两中心线的平行度偏差也要求不大于 。

  “亚特兰蒂斯”号与“和平”号对接的实际操作由机长吉布森负责执行。驾驶员C·普列考特则不断通过机载激光测距雷达和计算机运算, 提供航天飞机相对于空间站的瞬时位置、速度和姿态等数据。当“亚特兰蒂斯”号的对接机构与“和平”号的对接机构一旦接触, 航天飞机就自动打开推力器喷气2.7秒, 推动两对接机构压紧并锁定。接着, 航天飞机上的航天员检查对接部分的密封性, 在对各关键部位进行压力检测, 确认两航天器在结构上完全啮合时, 才打开沟通两航天器的通道,让航天飞机上的航天员全部进入空间站。

  为了完成这次历史性的空间对接任务,美国航天员作了大量的准备工作。机长吉布森在地面约翰逊空间飞行中心的交会对接模拟装置上进行过多次模拟操作; 驾驶员进行过1000 小时以上的模拟操作; 所有“亚特兰蒂斯”号上的5名美国机组人员也都在模拟装置上受过500多小时的飞行训练。(资料来源:中国载人航天工程网)

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