空间站对接如何操作(一)?

发布网友发布时间：2022-05-02 16:55

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热心网友时间：2022-06-20 23:07

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*。

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*，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1972年签署了空间探索合作的双边协议。而1975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。