什么是交会对接
空间的两个航天器在同一时刻以同样的速度到达同一个地点的轨道控制过程及结果称作“轨道交会”。在空间将两个航天器对接起来形成一个航天器的事件称作“空间对接”。所谓“空间交会对接”是轨道交会和空间对接的总称。
空间交会对接技术是建立空间站最基本最关键的技术,它与载人天地往返、出舱活动并称载人航天的三大基本技术。
载人航天某型号副总设计师徐小平:这就如同一艘船要驶向远处的一个孤岛,是一个寻觅靠近的过程。但这次是一个飞行器在轨高速运行,另一个飞行器对轨发射,高速运转带来很大的难题。
交会对接是怎样完成的
空间交会对接涉及两个飞行器,一个是目标飞行器,一个是追踪飞行器。
空间交会与对接过程一般是由地面发射追踪飞行器,由地面控制,使它按比目标飞行器稍微低一点的圆轨道运行；接着,通过变轨,使其进入与目标航天器高度基本一致的轨道,并与目标航天器建立通信关系；追踪飞行器调整自己与目标飞行器的相对距离和姿态,向目标飞行器靠近；最后当两个飞行器的距离为零时,完成对接合拢操作,结束对接过程。
北京飞控中心副总工程师李剑:变轨是为后续交会对接奠定基础。近地飞行器发射后,受高层大气阻力的影响,其轨道高度会逐渐降低。通过轨道抬升使其达到最适合对接的角度,尽量减少发动机开机,节省燃料。
交会对接有多难
两个重量极大的飞行器,在茫茫太空中以比子弹还快数倍的速度飞行,要完成无缝对接,难度好比百米之外“穿针引线”。交会过程中,如果轨道测量或计算稍有偏差,就可能失之毫厘,差之千里。
交会,是让两个航天器在预定的时间同时到达一个指定的地点聚集。对接的技术相对来说更为复杂,要准确地调整高度、位置、相对速度以及两个航天器的姿态,靠近时相对速度极慢,速度快了就会产生碰撞。还要使两个航天器轴线基本上在一条直线上,如果轴线相差很大,也没法完成对接。
两个航天器的轴线要求基本在一条直线上,要知道两个航天器都距离地面300多公里,以极高的速度运行,基本上是第一宇宙速度(7.9公里/秒),要实现这个控制精度非常难,这对导航定位系统和对接机械都是严峻的考验。
载人航天工程总设计师周建平:交会对接技术是举世公认的航天技术难题,在国外航天器空间交会对接过程中,曾多次出现故障或失败。这次交会对接任务中,我国科研人员在飞行产品研制过程中,始终坚持“质量第一、安全至上”的原则。
哪些国家进行了交会对接
目前为止,只有美国和俄罗斯掌握完整的交会对接技术。
俄罗斯是世界上进行航天器空间交会对接最多的国家,1971年4月6日成功发射第一个空间站——礼炮-1号,到在轨运行达15年的和平号空间站,历时23年,共发射三代空间站。期间共进行近百次的交会对接,成功率超过90%,约有8次失败,且主要发生在初期。
美国在载人航天计划中不断研究、发展、改进和完善了交会对接技术。在阿波罗登月计划中,为了发展和验证交会对接等关键技术,美国研制并发射了双子星座号系列飞船。1995—1998年,美国的航天飞机还成功地完成与和平号空间站的9次交会对接。
载人飞船系统总设计师张柏楠:早期美国和苏联冷战太空竞赛,急于尽快验证技术,最大特点是要求快。尤其美国在载人航天发展过程中一直在反复摇摆,政策不稳定,因而空间站建设也不是特别成熟。而中国的最大特色也是老一辈人留下的经验:目标明确、路径坚定。正是本着这样的原则,我们才能实现只经过9次发射就到了空间实验室阶段的快速发展。
交会对接有何意义
空间交会对接技术的作用主要体现在三个方面。一是为长期运行的空间设施提供物资补给和人员运输服务。二是为大型空间设施的建造和运行服务。三是进行空间飞行器重构以实现系统优化。
交会对接技术的另一个重大潜在应用领域是载人登月和深空探测任务。这些任务所需运载能力巨大,通过多次发射和交会对接技术在近地轨道完成轨道转移飞行器的组装,是降低对单发运载火箭能力需求的有效途径。周建平:我国进行首次交会对接,一方面要确保通过这几次飞行试验,彻底掌握交会对接技术,另一方面要通过实现交会对接的过程,为今后空间站的研制打下坚实基础。
(据新华社北京10月31日电)
