載人飛船怎么和空間站交會

1、入(ru)軌與(yu)追蹤

入(ru)軌(gui)(gui)點(dian)，就(jiu)是(shi)將飛(fei)船送(song)至與空間站處于同(tong)(tong)一軌(gui)(gui)道(dao)面、且在其后下方(fang)的(de)特定點(dian)，則后續飛(fei)船按(an)照規劃好的(de)變(bian)軌(gui)(gui)策略(lve)逐次(ci)抬升軌(gui)(gui)道(dao)，即可在預定時間內追(zhui)上空間站。因此(ci)，入(ru)軌(gui)(gui)點(dian)是(shi)對兩飛(fei)行(xing)器相對關系（高度(du)差與位(wei)置差）的(de)設計。不(bu)同(tong)(tong)的(de)相對關系需要(yao)采取(qu)不(bu)同(tong)(tong)的(de)變(bian)軌(gui)(gui)策略(lve)進行(xing)追(zhui)蹤(zong)，某一特定的(de)相對關系也可以有不(bu)同(tong)(tong)的(de)追(zhui)蹤(zong)策略(lve)——就相(xiang)同的(de)追蹤(zong)距離而言，在(zai)更低軌(gui)道上的(de)飛(fei)行時間占比越大，追蹤(zong)越快，交(jiao)會總時長越短(duan)。

2、遠距(ju)離(li)追蹤與近距(ju)離(li)接近

相距(ju)較遠時，工程分別(bie)對飛(fei)船和(he)空間站的軌道進行(xing)測(ce)定(ding)，獨立確定(ding)各自的軌道，基于此(ci)制定(ding)變軌策略。其實時軌道可以由地面站進行(xing)測(ce)定(ding)和(he)預(yu)測(ce)，也(ye)可以通過飛(fei)行(xing)器上的衛(wei)星導航(hang)數據獲得。北(bei)斗(dou)全球導航(hang)的應用，使得精確實時的軌道測(ce)定(ding)成為可能。距(ju)離足夠(gou)近，兩個飛(fei)行(xing)器能夠(gou)“呼應”彼此(ci)了(le)，就能(neng)通過飛(fei)船上安裝的測(ce)量設(she)備（雷達(da)、光(guang)學(xue)(xue)測(ce)量設(she)備等）以及空間(jian)站上相應(ying)配(pei)置的合(he)作目標（應(ying)答機、光(guang)學(xue)(xue)靶標等）獲得二者(zhe)間(jian)的相對位置和速度。

3、偏差修正與(yu)約束條件

從(cong)火箭發射(she)入(ru)軌(gui)到兩個飛(fei)行(xing)器追蹤接近，步(bu)步(bu)有序。而在實(shi)際飛(fei)行(xing)中，每一(yi)步(bu)都可(ke)能產生(sheng)誤(wu)差。因此，飛(fei)行(xing)軌(gui)道控制規劃需要預留軌(gui)道修(xiu)正的時(shi)機，根據實(shi)際偏差情況進(jin)行(xing)實(shi)時(shi)計算(suan)、并決定是(shi)否實(shi)施修(xiu)正。而所有階段的測量和計算(suan)誤(wu)差都會轉化(hua)為軌(gui)控參數的誤(wu)差，并且與變軌(gui)執行(xing)偏差疊加，體(ti)現在軌(gui)控后的飛(fei)行(xing)狀態中。

4、交會需要停泊(bo)點

空間(jian)站沿圓(yuan)軌(gui)(gui)道飛行。飛船追蹤過程中，若通過變(bian)軌(gui)(gui)達到(dao)空間(jian)站后方同軌(gui)(gui)道高度的(de)圓(yuan)軌(gui)(gui)道上，則(ze)兩飛行器相(xiang)對距(ju)離和(he)速度保(bao)持(chi)不變(bian)，飛船相(xiang)對于空間(jian)站來說(shuo)就“停泊”了(le)。這(zhe)樣的停泊是由軌道(dao)規律保證的，即被動(dong)安全：只要不做(zuo)動(dong)作，就沒有相撞風險。

載人飛船如何與空間站對接

1、對(dui)接初始(shi)條件

交(jiao)會(hui)(hui)的(de)終點(dian)(dian)就是對接的(de)起點(dian)(dian)。此時(shi)，飛(fei)船相對于(yu)空間站(zhan)的(de)橫向(xiang)位置與速(su)度、三軸姿態與角速(su)度都(dou)盡可能接近(jin)零，只有軸向(xiang)飛(fei)行(xing)(xing)方向(xiang)保持(chi)預先設(she)計(ji)的(de)接近(jin)速(su)度。工(gong)程(cheng)以這些參數的(de)狀態作為對接開始(shi)的(de)條件。此條件對于(yu)飛(fei)行(xing)(xing)控(kong)制系統而言是交(jiao)會(hui)(hui)控(kong)制目標(biao)(biao)，對于(yu)對接系統則是要適(shi)應(ying)的(de)初始(shi)范圍(wei)。從系統全局來看，交(jiao)會(hui)(hui)終點(dian)(dian)精度越高越好，而對接機構的(de)容(rong)差范圍(wei)則越大越好，這也(ye)是系統設(she)計(ji)指標(biao)(biao)在進行(xing)(xing)分配時(shi)需(xu)要留余(yu)量(liang)的(de)界面。

2、從單航天器到(dao)組合體(ti)

（1）接觸、接納和幾何位(wei)置校正

交會飛行完(wan)成時，飛船和空間站(zhan)的位(wei)置(zhi)、相(xiang)對(dui)速(su)度、相(xiang)對(dui)姿態、角速(su)度都是(shi)一致的，也就是(shi)說，對(dui)正(zheng)了(le)。但偏差(cha)仍然存在(zai)，因此，兩個飛行器的對(dui)接(jie)機構相(xiang)互接(jie)觸后，第一件事就是(shi)消除初始偏差(cha)，讓雙方的機械裝(zhuang)置(zhi)相(xiang)互接(jie)納，并且校正(zheng)相(xiang)互的位(wei)置(zhi)關系，實現完(wan)完(wan)全全的“對正”。這個動作，類似擰螺絲釘時先對準螺孔的扶正動作。

（2）緩沖并消耗(hao)碰撞(zhuang)能量

高速飛(fei)行的大質量(liang)航天器，即使(shi)以(yi)較(jiao)小速度相互接觸(chu)，沖擊(ji)(ji)能量(liang)也是相當可觀(guan)的。飛(fei)船和空(kong)間站(zhan)中至少一方需要配置緩(huan)沖和耗(hao)能裝置，減緩(huan)沖擊(ji)(ji)過載，耗(hao)散或吸收撞擊(ji)(ji)能量(liang)。

（3）機械(xie)連接

兩(liang)個(ge)航(hang)天(tian)器(qi)接(jie)(jie)觸(chu)的(de)(de)碰撞能(neng)量被緩沖(chong)、吸收之后，兩(liang)對接(jie)(jie)端面被拉近、靠攏，然后通(tong)過機械鎖系(xi)剛(gang)(gang)性連接(jie)(jie)為(wei)一(yi)體。除了要(yao)(yao)保(bao)證足夠(gou)(gou)的(de)(de)連接(jie)(jie)剛(gang)(gang)度和承載(zai)能(neng)力，對于載(zai)人(ren)航(hang)天(tian)器(qi)，還要(yao)(yao)實現兩(liang)航(hang)天(tian)器(qi)間(jian)的(de)(de)密封，以保(bao)證人(ren)員能(neng)夠(gou)(gou)通(tong)過兩(liang)個(ge)航(hang)天(tian)器(qi)的(de)(de)對接(jie)(jie)通(tong)道往來。與緩沖(chong)系(xi)統的(de)(de)配置(zhi)原則類似，飛船一(yi)側(ce)通(tong)常配置(zhi)橡(xiang)膠密封圈，空間(jian)站一(yi)側(ce)配置(zhi)金(jin)屬密封面。

載人飛船為什么要對接空間站

由于(yu)科學研究(jiu)的(de)需要，空(kong)間站的(de)尺寸十分巨大。例如，“國際(ji)空間站”由航天員居住艙(cang)、實驗艙(cang)、服務艙(cang)、對接過渡(du)艙(cang)、桁架(jia)、太陽翼(yi)等(deng)部分組成，長(chang)109米，寬(kuan)（含翼展）73米，總(zong)質量約420噸。無論是什么(me)型號的運載(zai)火箭，都不可(ke)能一次把數百噸的空(kong)間(jian)站(zhan)運送(song)到軌道上，所以(yi)只能將各艙段分(fen)批發射，然后在太空(kong)利用交會對(dui)接技術(shu)搭建起(qi)來。所以(yi)交會對(dui)接技術(shu)是建設空(kong)間(jian)站(zhan)的基礎。

在(zai)其他太空活動中，比如為長期在(zai)軌(gui)道上運行的(de)空間站運送航(hang)(hang)(hang)天員和提(ti)供物(wu)(wu)資(zi)補給(gei)，或(huo)在(zai)軌(gui)航(hang)(hang)(hang)天器(qi)之(zhi)間的(de)互訪、物(wu)(wu)資(zi)轉運或(huo)緊急救生等，也要用(yong)到交會對(dui)(dui)接(jie)技術(shu)。在(zai)未來的(de)深空探測等航(hang)(hang)(hang)天活動中，交會對(dui)(dui)接(jie)技術(shu)同樣是(shi)不可或(huo)缺的(de)。

航天器(qi)的(de)交會(hui)對接(jie)是(shi)指兩(liang)個航天器(qi)在空(kong)間軌道上會(hui)合，并(bing)在結構上連成一個整體的(de)技術(shu)，是(shi)實現(xian)空(kong)間站、航天飛機、太空(kong)平臺(tai)和空(kong)間運輸(shu)系統等的(de)空(kong)間裝配(pei)、回收、補給(gei)、維修、航天員(yuan)交換及營救等在軌服務(wu)的(de)先決(jue)條件。