空間對接如何進行? 揭秘太空飛行器空間"深情一吻"

2021-01-18 中國網

45年前,美國實現了世界上首次太空飛行器空間手動交會對接。迄今為止,全世界載人太空飛行器共計進行了300多次空間交會對接活動

揭秘太空飛行器空間「深情一吻」

9月20日,天宮一號目標飛行器、長徵二F運載火箭組合體以每小時22米左右的速度,行進1500米,於10時09分鐘到達發射架。當日,中國載人航天工程新聞發言人宣布,我國將實施載人航天工程首次空間交會對接任務,執行任務的天宮一號目標飛行器、長徵二F運載火箭組合體已從酒泉衛星發射中心垂直總裝測試廠房順利轉運至發射區。天宮一號將於9月27日至30日擇機發射。新華社記者秦憲安攝

  圖表:天宮一號9月27日—30日擇機發射新華社記者王永卓編制。

  天宮1號目標飛行器與神舟8號飛船交會示意圖

新聞背景

本月27日至30日,我國將擇機發射「天宮1號」目標飛行器,它將和隨後發射的神舟8號飛船進行我國首次空間交會對接試驗。明年,還將陸續發射神舟9號、10號飛船與「天宮1號」實現交會對接。其中神舟8號是無人飛船,神舟9號是否載人未定,而神舟10號是載人飛船。

空間交會對接是除了載人太空飛行器的發射並返回技術、空間出艙活動技術之外,載人航天的三大基本技術之一。迄今為止,全世界共計進行了300多次空間交會對接活動,但只有美國和蘇聯/俄羅斯掌握了完整的空間交會對接技術。此次,如果「天宮1號」和神舟8號「深情一吻」成功,中國將成為世界上第三個完整掌握這一技術的國家。

  美國太空梭與「國際空間站」對接

美國人先「吃螃蟹」

回首一:上世紀六七十年代,美蘇的空間技術競賽進行得十分激烈。而在空間交會對接技術領域,是美國人先走了一步。

1966年3月16日,美國雙子星座8號載人飛船與改裝的「阿金納」火箭末級實現了世界上首次手動交會對接,其中,「阿金納」火箭末級作為追蹤飛行器,雙子星座8號作為目標飛行器。

在實施空間交會對接的2個太空飛行器中,一個稱目標飛行器,一般是空間站或其他的大型太空飛行器,作為準備對接的目標,交會對接時保持穩定狀態;另一個稱追蹤飛行器,一般是地面發射的宇宙飛船、太空梭等,交會對接時要通過變軌來追趕目標飛行器,實現兩者的交會對接。

這次交會時使用的測量設備是微波雷達、電視攝像機;對接機構為「杆-錐」式結構。

美國航天員阿姆斯特朗和斯科特乘坐雙子星座8號飛船,手動操作交會過程。對接後,飛船猛烈滾動旋轉,阿姆斯特朗不得不將飛船與「阿金納」分開。但飛船仍在滾動,改用手動控制,才使飛船穩定下來。後查明是因人為扳錯開關造成姿控系統故障。為確保安全,飛船緊急返回。

此後,「雙子星座」飛船又成功進行了3次交會對接。

技術解析:「杆-錐」式對接機構

對接機構是把兩個太空飛行器合二為一的「紐帶」,具有關節的作用。目前常用的主要有「杆-錐」式和「異體同構周邊」式。

「杆-錐」式對接機構由「杆」和「錐」兩部分構成,前者為主動,裝在追蹤飛行器上,「錐」為被動,裝在目標飛行器上。對接時杆插入錐內,然後錐將杆鎖定,接著拉緊兩個太空飛行器,最終鎖定兩個對接面完成對接。

「杆-錐」式的優點是結構簡單,質量較輕。其缺點是對接機構全部安裝在太空飛行器殼體內部,對接後佔據較大內部空間,其承載能力也比較低。另外,在應用中需要主、被動兩種機構成對使用,不具有異體同構性,通用性差。

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