火箭对接空间站过程_火箭对接空间站过程

1.解读美俄“快速载人交会对接”

事实上，载人空间站的交会对接可以说是空间站与其他的飞行器连接的唯一方法和手段，而且也是一个基本功。这还是一项极其复杂和要求很高的技术。因此，交会对接在载人航天技术中占有重要的位置。

事实上，无论是俄罗斯的空间站，还是美国的空间站，它们都不是长时间地单独运行，而是要与其他的飞行器组成一个整体，这就要靠交会对接技术来完成。

交会，是指使一个空间飞行器与另一个飞行器在规定的同一时刻、以相同的速度到达空间轨道上的预定位置的过程。说得再通俗一点，就好比两个人要共同完成一件工作，约好在什么时间、什么地点见面一样。对于空间站也是如此，交会只是使它们到了一起，以相同的速度和方向飞行，但是并没有连接在一起。而对接，则是指两个已经交会的空间飞行器通过彼此的专门机构使它们在结构上连接成一体的过程。只有可靠的连接并保证密封，才能打开舱门，才能进行宇航员的换班和物资的交接。可以看出，交会是对接的基础，美国、前苏联都进行了大量的工作和多次的试验才掌握了交会对接技术。

事实上，交会对接过程是发射一个飞行器与已经在轨道飞行的飞行器如空间站进行交会对接。我们通常把已经在轨道上飞行的飞行器比如空间站称作目标飞行器，而把要与这个飞行器对接的飞行器比如飞船或者航天飞机称作对接飞行器。实现两个飞行器的交会对接有很多的步骤和条件限制。

要想实现两个飞行器的交会，这便对对接飞行器的发射时刻提出了苛刻的要求，这是因为一个飞行器比如空间站已经在空间围绕地球飞行着。它有固定的轨道和轨道周期，在它围绕地球转动的同时地球也在不停地转动，而要与它进行交会的飞行器是从地球上发射，当它竖立在发射台上时就与地球一起转动。发射后，它要逐渐接近和赶上空间站也就是目标飞行器。那么，什么时间发射、发射后要按什么轨道飞行它们才能在规定的时间地点会合，这就不是随意的了。因此，什么时间发射就有了严格的限制，发射后它们之间的位置关系就确定了。

许多人认为航天器在交会对接时很危险。因为它们飞行的速度极快，在这样的高速之下对接航天器当然是件很危险的事。其实并非如此，航天器的高速度是它的绝对时速，这不会给对接造成任何危险，只有航天器与它所要对接的目标之间存在相对速度才有可能造成危险。而交会工作的任务之一就是让两个飞行器以相同速度飞行，也就是使它们的相对速度几乎为零，所以，只要相对速度掌握好，对接准确，即使它们的飞行速度再快也没有危险。

而交会对接则是个复杂的过程。概括起来，则可以把它分成4个阶段：

（1）远距离引导

飞船发射入轨后与空间站在太空的相对位置就确定了。而它们的距离却相距很远，而且不在同一个轨道上飞行。因此，第一个工作就是远距离的引导，这主要靠地面的测控站与飞船上的测控系统配合进行。首先，修正由于火箭的制导精度给飞船带来的各种误差；然后，飞船在一定的位置加速使它从发射时的椭圆轨道进入一个更高的圆形的轨道，引导飞船不断地加速变轨，使它们之间的相对位置满足进行交会的最佳要求，并且不断向空间站靠拢，使两者的距离在100千米左右的范围内。

（2）近距离引导

在这个阶段中，飞船及空间站上都装有各种无线电交会雷达设备及光学设备，并且在相互的作用范围内彼此看得见，依靠这些交会设备使飞船能够发现目标即空间站，并且加速跟踪它和逐渐地接近它，此时它们之间的距离已经越来越近了，近到在500米的范围内。

（3）停靠阶段

当两个飞行器的距离逐渐接近在100~300米以内时，飞船以每秒1.5~3米的相对速度进入停靠阶段。此时的飞船相对于空间站而言，可能有位置和角度的偏差。因此，要进行上下左右的平移控制和角度的调整，并慢慢地向前靠，当到达大约100米的距离内飞船停止前进，此时两个飞行器的相对速度为零，一个在前，一个在后，一起在轨道上飞行。

（4）壮观的对接时刻

此时它们之间的距离是如此之近，最后的关键时刻到了，两个飞行器在雷达和瞄准器的作用下慢慢地靠近，再靠近，最终相遇。当两个飞行器的对接机构接触后，对接机构的锁紧装置把它们拉住并逐渐地收拢锁紧，两个飞行器的对接面达到密封的程度，使两个飞行器紧紧地连接在一起了。

事实证明，这个对接的过程是相当复杂和必须十分精确小心的。这是因为不光是两个飞行器到达一起就行了，在两个飞行器的对接面上有多个电缆的插头、插座，每一个插头上又有几十个插针、插孔，还有气体、液体的连接管路，都要一个不错地连接好。全部连接好之后的飞船和空间站已经联成一体，共同在轨道上飞行。然后，宇航员打开舱门，飞船上的宇航员进入空间站，而空间站的宇航员进入飞船，并把空间站上已经经过试验的装置装在飞船上，把飞船上从地面带上去的物品及新的试验装置送上空间站，进行交接和换班。

所以说，交会对接是一项极其复杂的技术，为了掌握交会对接技术，俄罗斯自家的空间站之间，飞船与空间站之间进行过多次的试验，美国人同样如此，俄罗斯和美国也做过联合飞行，完成交会对接任务。

美国、前苏联两国飞船对接记

据史料记载，美国与前苏联在12年签署了空间探索合作的双边协议。而15年7月，两国航天员则分别乘“阿波罗”号和“联盟”号飞船进行首次太空对接试验。美方参加的有“阿波罗”飞船指令长汤姆逊·史坦福，航天员多纳尔特·史拉通和万斯·勃朗特；苏方参加的是“联盟”号飞船指令长阿列克赛·列沃诺夫和航天员万来列·库巴索夫。

这次太空对接是两个航天大国从自己的利益和彼此需要出发认真进行的一次合作。主要目的是要看一看，两国的载人航天飞船是否能在空间进行对接和怎样才能进行对接，这对轨道救援工作有重大意义；其次还希望共同在空间物理学、材料科学、医学与生物学等方面做一些科学技术试验，双方都想从试验中获益。

由于美国和前苏联是完全独立地发展自己的载人航天飞船的，双方还希望通过对接的机会，实地考察一下对方的飞船技术状况，这无疑是有极大好处的。要合作，就必须让对方在一定程度上了解自己，这对竞争来说则是不利的，所以在对接成功之后，其中有一方考虑到技术保密，中止了继续进行空间合作的协议。

事实上，如果想使得“阿波罗”号与“联盟”号飞船在空间轨道上实现对接，不是一件易事，需要解决许多棘手的技术问题。

首先，要进行对接，就意味着两飞船在太空应能互相找得着；第二，要确定空间两飞船交会坐标。然而，“阿波罗”号和“联盟”号两飞船的雷达搜索和集合系统实际上是不相容的。两飞船的对接舱，总的说来也是不同的。两艘飞船舱内航天员维持生命所必需的大气更是互不兼容：“阿波罗”飞船用的是一个260毫米水银柱压力的纯氧大气；而“联盟”号拥有压力为760毫米水银柱正常的地球大气。单是这个问题就排除了两国航天员简单地从一艘飞船进入另一艘飞船作互访的可能性。

而在弹道专家面前也有着一些困难。例如，前苏联的专家在他们的计算中使用的坐标系统和美国专家用的坐标系统是不一样的；莫斯科的飞船地面测控中心工作时用莫斯科时间，而设在美国休斯敦的中心则是使用飞行时间，也就是飞船发射时刻起始的时间；前苏联的科学家度量用米制单位，而美国使用传统的英制单位。所有这些问题是怎样解决的?显然没办法一一介绍。这里仅介绍一下两国航天员互访时，大气过渡是怎样解决的。

参加对接试验的“阿波罗”和“联盟”号飞船基本结构变动都不大，为解决两艘飞船座舱内大气环境的不同，科学家们还专门设计了一个对接过渡舱作为两船的过渡段。它是一个长3.15米、直径约1.42米的由厚铝板构成的圆柱体，两端分别可以与两艘飞船对接，两船对接好后它便构成航天员互访时的通道。过渡舱外带有两个气瓶，舱内设有无线电通信和电视设备、温度控制系统以及显示大气成分和压力的设备等。

解读美俄“快速载人交会对接”

单模块空间站可由航天运载器一次发射入轨，多模块空间站则由航天运载器分批将各模块送入轨道，在太空中将各模块组装而成。

空间站的基本组成是以一个载人生活舱为主体，再加上有不同用途的舱段，如工作舱、实验舱、科学仪器舱等。空间站外部必须装有太阳能电池板和对接舱口，以保证站内电能供应和实现与其他航天器的对接。它独特的优势和其运作息息相关。

建造阶段

国际空间站的建造大致可分为三个阶段。

第一阶段（1994年－1998年），主要进行了9次美国航天飞机与俄罗斯和平号空间站的交会对接，取得了宝贵的经验。

第二阶段（1998-2001年），初期装配阶段。1998年11月20日，国际空间站首个组件——曙光号功能货舱（美国出资，俄罗斯制造）发射成功。1998年12月4日，美国团结号节点舱由奋进号航天飞机送入轨道，并于12月7日与曙光号成功对接。第2阶段的主要目标是建成1个具有载3人能力的初期空间站。

第三阶段（2001年－2006年），最终装配和应用阶段。装配完成后的国际空间站长110米，宽88米，大致相当于两个足球场大小，总质量达400余吨，将是有史以来规模最为庞大、设施最为先进的人造天宫，运行在倾角为51.6°、高度为3公里的轨道上，可供6～7名航天员在轨工作，之后国际空间站将开始一个为期10～15年的永久载人的运行期。

2019年3月15日凌晨3点14分

俄罗斯“联盟”MS-12载人飞船发射升空

飞行5小时50分后

与国际空间站实现了“快速交会对接”

3名航天员再次体验了最快的飞行旅程

11点10分舱门打开后，3名航天员飘进了国际空间站，受到在站3名航天员的热烈欢迎，并举行了简单的欢迎仪式，乘员状态良好，马上投入了工作。而就在几天前，即2019年3月8日，美国SpaceX公司的“龙”飞船首次飞抵国际空间站，从发射到对接全程用时27小时！

那么就让我们来看看俄罗斯这一高效、快速的联盟飞船之旅是如何炼成的！

Q:

什么是快速交会对接模式？

A:

快速交会对接模式是指飞船在6小时内绕地球4圈后与国际空间站对接，而之前飞船在对接前要绕地球飞行34圈，花费近2天时间。

Q：

历史 上的快速交会对接模式有哪些？

A:

“快速”飞行模式并不是新鲜事物，这可追溯到航天纪元的初期。1965年12月15日，美国“双子 星座 ”6号和“双子 星座 ”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对接，至今已有40多年的 历史 。

在载人飞行实践中，1966年9月12日14时42分，美国航天员查尔斯·康拉德和理查德·戈登驾驶“双子星-11”飞船在发射后仅用94分钟就与“阿金纳”目标飞行器GATV-1实现了交会对接，创造了“快速”飞行的世界记录。其后，美国“阿波罗”飞船访问“天空实验室-3”和“天空实验室-4“都用过8小时左右的对接模式。

双子星11与“阿金纳”目标飞行器GATV-1飞交会对接

前苏联早在1968年就曾尝试过“快速”飞行模式。1968年4月15日发射的“宇宙-213”无人飞船在发射后仅46分钟就与前一天发射的另一艘飞船“宇宙-212”进行了自动对接。当专家们发射第二艘飞船时，第一艘飞船正在拜克努尔发射场上空飞过。前苏联航天员别列戈沃伊·格奥尔吉曾有机会打破美国创造的最快交会对接纪录，他于1968年10月26日驾驶“联盟-3”飞船，在飞行第一圈时就与“联盟-2”无人飞船自动交会至200米左右，然后改为手动对接模式，但手动操作3次都未成功。

前苏联“礼炮”号空间站对接试验

前苏联在执行“礼炮号”任务期间曾多次试验在一天内到达“礼炮”号空间站。但是在第一天结束时，个别航天员出现了急性失重适应期症状，表现为协调性变差，精神抑郁，如果用手动控制很可能会出现问题。

事实证明，美俄都进行了一天左右交会对接的试验，但美国表示4圈飞行可能会引起航天员的不适反应。这可能是由于美俄用不同的交会对接技术，以至于最终对“快速交会对接”持不同态度。

Q:

为什么要实施快速交会对接？

A:

自1986年“和平”号空间站发射升空以来，“联盟”飞船用了2天的飞行模式，以便有充分的时间保障飞船的机动，至今该模式已经使用了近30年,从发射到对接需要近50小时。但太空游客出现后，俄罗斯专家又开始产生了用“快速交会对接”的想法。

因为“联盟”飞船舱内空间狭窄、具有压迫感，平均每名航天员只有0.5立方米的自由空间，非常拥挤，在这样的“盒子”里三个人飞行50小时，绕地球34圈，乘员和游客都难以忍受。有过飞行经验的航天员普遍认为“联盟”号飞船缺乏舒适性。他们说：“飞船里厕所挨着睡觉的地方，也挨着其他伙伴，还有吃的，这就像在一辆大众甲壳虫 汽车 中生活两天。”

空间狭小的联盟号

俄罗斯能源火箭航天公司的专家、快速交会对接的倡导者穆尔塔津在访中表示：“我们大概在3、4年前开始考虑这个问题。我们当时有一个太空 旅游 团队，对于他们来说，快速把他们送到空间站是一个极具现实意义的课题，因为在‘联盟’号这样一个空间非常有限的环境中飞行50个小时对于一个人，特别是女人来说，的确非常不容易。我记得阿努什·安萨里（首位女太空游客、美籍伊朗航天员）在2昼夜的飞行中就出现了一些身体上的状况。所以，在这样一个狭小的空间里，坐这么久是多么不舒服，每次有航天员执行任务或返回后，我们都会探讨这个问题。我们的意见几乎一致：如果有可能进行快速飞行，那我们就一定要去做。”

“快速”飞行模式，最大的优点就是让旅途更舒适。