為什么飛船要在太空進(jìn)行交會對接

大家平時有觀看過科技頻道嗎?中國發(fā)射的“神舟八號”“神舟九號”“神舟十號”與“天宮一號”大家應(yīng)該都知道吧，可是大家知道他們?yōu)槭裁匆�在太空進(jìn)行交會對接嗎?其中的原因是什么呢?相信許多朋友們都不太了解，下面就由小編來給大家解答一下疑惑吧。

由于科學(xué)研究的需要，空間站的尺寸十分巨大。例如，“國際空間站”由航天員居住艙、實(shí)驗(yàn)艙、服務(wù)艙、對接過渡艙、桁架、太陽翼等部分組成，長109米，寬(含翼展)73米，總質(zhì)量約420噸。無論是什么型號的運(yùn)載火箭，都不可能一次把數(shù)百噸的空間站運(yùn)送到軌道上，所以只能將各艙段分批發(fā)射，然后在太空利用交會對接技術(shù)搭建起來。所以交會對接技術(shù)是建設(shè)空間站的基礎(chǔ)。

在其他太空活動中，比如為長期在軌道上運(yùn)行的空間站運(yùn)送航天員和提供物資補(bǔ)給，或在軌航天器之間的互訪、物資轉(zhuǎn)運(yùn)或緊急救生等，也要用到交會對接技術(shù)。在未來的深空探測等航天活動中，交會對接技術(shù)同樣是不可或缺的。

航天器的交會對接是指兩個航天器在空間軌道上會合并在結(jié)構(gòu)上連成一個整體的技術(shù)，是實(shí)現(xiàn)空間站、航天飛機(jī)、太空平臺和空間運(yùn)輸系統(tǒng)等的空間裝配、回收、補(bǔ)給、維修、航天員交換及營救等在軌服務(wù)的先決條件。

在空間交會與對接的兩個航天器中，一個稱目標(biāo)飛行器，一般是空間站或其他大型航天器，是準(zhǔn)備對接的目標(biāo);另一個稱追蹤飛行器，一般是地面發(fā)射的宇宙飛船、航天飛機(jī)等，是與目標(biāo)飛行器對接的航天器。例如“天宮一號”就是目標(biāo)飛行器，而“神舟十號”就是追蹤飛行器。

交會對接時，最主要的困難在于兩個航天器都在以7千米每秒以上的速度運(yùn)行，它們的相對位置和速度都必須精確控制，否則可能會彼此錯過甚至追尾碰撞。

航天器執(zhí)行交會對接，可分成四個步驟：遠(yuǎn)程導(dǎo)引段、近程導(dǎo)引段、最終逼近段和對接�？慷巍Ｔ陂_始的遠(yuǎn)程導(dǎo)引段，在地面測控的支持下，追蹤飛行器經(jīng)過若干次變軌機(jī)動，進(jìn)入到追蹤飛行器上的敏感器能捕獲目標(biāo)飛行器的范圍(一般為15～100千米)。在近程導(dǎo)引段，追蹤飛行器根據(jù)自身的微波和激光敏感器測得的與目標(biāo)飛行器的相對運(yùn)動參數(shù)，自動引導(dǎo)到目標(biāo)飛行器附近的初始瞄準(zhǔn)點(diǎn)(距目標(biāo)飛行器0.5～1千米)。進(jìn)入最終逼近段，追蹤飛行器首先捕獲目標(biāo)飛行器的對接軸，對接軸線不沿軌道飛行方向，要求追蹤飛行器在軌道平面外進(jìn)行繞飛機(jī)動，以進(jìn)入對接走廊。此時，兩個飛行器之間的距離約100米，相對速度約1～3米/秒。最后的對接�？慷�，追蹤飛行器利用由攝像敏感器和接近敏感器組成的測量系統(tǒng)精確測量兩個飛行器的距離、相對速度和姿態(tài)，同時啟動小發(fā)動機(jī)進(jìn)行機(jī)動，使之沿對接走廊向目標(biāo)最后逼近。在對接前關(guān)閉發(fā)動機(jī)，以0.15～0.18米/秒的�？克俣扰c目標(biāo)相撞，最后利用栓—錐式或異體同構(gòu)周邊式對接裝置，使兩個飛行器在結(jié)構(gòu)上實(shí)現(xiàn)硬連接，完成信息傳輸總線、電源線和流體管線的連接。

自20世紀(jì)60年代以來，美國、俄羅斯(蘇聯(lián))、中國、日本等國總共實(shí)施了300多次航天器交會對接，其中俄羅斯(蘇聯(lián))進(jìn)行的次數(shù)最多。目前，完全獨(dú)立擁有空間交會對接技術(shù)的國家有美國、俄羅斯和中國。

1966年3月，美國航天員阿姆斯特朗和斯科特駕駛“雙子星座8號”飛船，與經(jīng)過改裝的一個火箭第三級無人艙體，進(jìn)行了人類歷史上首次載人空間交會對接。從1964年到1966年，“雙子星座號”系列飛船通過了2次無人和10次 載人飛行，驗(yàn)證了多種交會對接方式和技術(shù)，為阿波羅探月活動的順利進(jìn)行做好了充分準(zhǔn)備。美國航天器的交會對接多采用手動方式，這主要全面考慮技術(shù)的把握性、安全可靠性和成本經(jīng)濟(jì)性等諸多因素。

俄羅斯(蘇聯(lián))是進(jìn)行航天器交會對接最多的國家，多采用自動對接技術(shù)。1967年，第一次無人航天器自動交會對接就是由蘇聯(lián)的兩艘“聯(lián)盟”飛船完成的�！奥�(lián)盟”飛船至今仍在服役，它和“進(jìn)步號”貨運(yùn)飛船已經(jīng)執(zhí)行過200多次交會對接任務(wù)。

與其他任務(wù)一樣，交會對接也不能保證每次都獲得成功。美國交會對接發(fā)生過兩次故障：一次是“雙子星座9號”與“阿金納”目標(biāo)飛行器對接時發(fā)生故障;另一次是“阿波羅14號”飛往月球過程中，在指令艙與登月艙對接時，由于對接機(jī)構(gòu)材料原因，出現(xiàn)多次對接失敗，直到第六次試接才獲得成功。俄羅斯交會對接的失敗給人們留下深刻印象。1997年6月24日，“進(jìn)步M-34號”貨運(yùn)飛船脫離“和平號”空間站對接口，飛離了空間站一段距離，次日該飛船飛回來再次逼近空間站時，由于制動控制部件失靈，飛船沒有及時對航天員指令做出響應(yīng)，直接撞到“和平號”的“晶體”艙上。2010年，俄羅斯兩艘“進(jìn)步M號”貨運(yùn)飛船與“國際空間站”進(jìn)行自動對接時也先后失敗，后來采取了改進(jìn)措施才獲得成功。

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