科普：載人飛船如何在太空中實現變軌？

2020-09-30 青海省科學技術館

汽車可以變道，火車可以掉頭，飛機可以返航，但是你知道嗎，載人飛船在太空中同樣有自己的軌道，而且也需要在太空中變軌。


飛船在入軌後想要變軌，首先要確定其不同軌道的數目。當飛船發射入軌後，首先會運行在一橢圓軌道上，即初始軌道；運行若干圈後，在遠地點進行變軌，進入一圓軌道，即運行軌道；飛船返回艙制動返回後，留軌艙經過兩次變軌，進入一個更高的軌道，即留軌軌道。

載人飛船在變軌時，飛船上的發動機「各司其職」。載人飛船每個艙段都裝有發動機，有切向裝的，也有側向裝的。其中切向裝的發動機主要用於控制飛船的姿態，一旦飛船出現滾動，兩個反向的姿態控制發動機就會啟動，從而形成一個「力偶」。這種大小相等、方向相反、不共線的兩個平行力組成的系統，可以幫助飛船進行姿態調整。

其實，這些發動機都是通過載人飛船的軌道控制系統（GNC系統）進行工作的。為了避免因同一通道主、備份發動機均發生故障而導致姿態失控，GNC系統特地採用了大、小姿態控制發動機聯合工作的方式，即使大（小）姿態控制發動機不能工作，靠小（大）姿態發動機仍可控制姿態。另外，返回艙僅滾動通道姿態發動機有冗餘，只用其中的一路可靠性低，兩路同時使用，會導致推進劑裝填量不夠用。而GNC系統採用主、備發動機交替工作模式，解決了這一問題，提高了返回艙控制的可靠性。


目前，我國已經研發出了軌道艙姿態軌道控制系統，這是我國第一個一般傾斜軌道上的長壽命衛星控制平臺，具有多種控制模式。除此之外，我國還自主研發了偏航機動技術，這種技術目前已經成為了軌道艙在軌飛行的一種正常工作模式。

本文轉載自科普中國



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