載人飛船怎么和空間站交會

1、入軌與追(zhui)蹤

入軌(gui)(gui)點，就是將飛船(chuan)送至(zhi)與(yu)空間(jian)站(zhan)處于同一(yi)軌(gui)(gui)道(dao)面、且在其后下(xia)方的(de)(de)特定點，則后續飛船(chuan)按照(zhao)規(gui)劃好的(de)(de)變軌(gui)(gui)策略逐次抬升軌(gui)(gui)道(dao)，即可在預定時間(jian)內(nei)追(zhui)上空間(jian)站(zhan)。因此，入軌(gui)(gui)點是對兩飛行器(qi)相對關系（高度(du)差(cha)與(yu)位置(zhi)差(cha)）的(de)(de)設計。不(bu)同的(de)(de)相對關系需要(yao)采(cai)取不(bu)同的(de)(de)變軌(gui)(gui)策略進行追(zhui)蹤，某一(yi)特定的(de)(de)相對關系也可以有不(bu)同的(de)(de)追(zhui)蹤策略——就相同的(de)追蹤距離而言(yan)，在更低軌道上的(de)飛行時(shi)間占比越(yue)大，追蹤越(yue)快，交會(hui)總時(shi)長越(yue)短。

2、遠距(ju)(ju)離追蹤與近(jin)距(ju)(ju)離接近(jin)

相距較遠時，工程分別對飛(fei)船(chuan)和空間站(zhan)的(de)軌道(dao)(dao)進行(xing)測定，獨立確定各自的(de)軌道(dao)(dao)，基(ji)于此(ci)制(zhi)定變軌策(ce)略。其實(shi)時軌道(dao)(dao)可以(yi)由地面站(zhan)進行(xing)測定和預測，也可以(yi)通過飛(fei)行(xing)器上的(de)衛星導航數據獲得(de)。北斗全球導航的(de)應用，使得(de)精確實(shi)時的(de)軌道(dao)(dao)測定成為可能(neng)(neng)。距離足夠近，兩個(ge)飛(fei)行(xing)器能(neng)(neng)夠“呼(hu)應”彼此了，就能(neng)通過飛船上安裝的測量(liang)(liang)設(she)備(bei)（雷達、光學測量(liang)(liang)設(she)備(bei)等(deng)）以(yi)及空間(jian)站(zhan)上相應(ying)配置的合(he)作目(mu)標(biao)（應(ying)答機、光學靶(ba)標(biao)等(deng)）獲得二(er)者間(jian)的相對(dui)位置和速度。

3、偏差修正與約束條件

從(cong)火(huo)箭發射入(ru)軌(gui)到兩個飛行(xing)(xing)器追蹤(zong)接近，步步有(you)(you)序。而在(zai)實際飛行(xing)(xing)中(zhong)，每一步都可能產生(sheng)誤差(cha)。因此，飛行(xing)(xing)軌(gui)道控制規(gui)劃需要預留軌(gui)道修(xiu)正(zheng)(zheng)的時機，根據實際偏(pian)差(cha)情況進行(xing)(xing)實時計算、并(bing)決定是否實施修(xiu)正(zheng)(zheng)。而所(suo)有(you)(you)階(jie)段的測量和計算誤差(cha)都會轉(zhuan)化為軌(gui)控參數的誤差(cha)，并(bing)且與變軌(gui)執行(xing)(xing)偏(pian)差(cha)疊加(jia)，體現在(zai)軌(gui)控后的飛行(xing)(xing)狀態(tai)中(zhong)。

4、交會需(xu)要停泊點

空(kong)間站沿圓軌道(dao)飛行(xing)。飛船(chuan)追蹤(zong)過程(cheng)中，若(ruo)通過變(bian)軌達到(dao)空(kong)間站后方(fang)同(tong)軌道(dao)高度的圓軌道(dao)上，則兩飛行(xing)器相對(dui)距(ju)離和(he)速度保持(chi)不變(bian)，飛船(chuan)相對(dui)于(yu)空(kong)間站來說就“停泊”了。這樣的(de)停泊是(shi)由軌道規律(lv)保證的(de)，即被動安全(quan)：只要不做動作，就沒有相撞風(feng)險。

載人飛船如何與空間站對接

1、對接初始條件

交會(hui)(hui)的(de)(de)終(zhong)點(dian)(dian)就是(shi)對(dui)接(jie)(jie)(jie)(jie)的(de)(de)起點(dian)(dian)。此時，飛船相對(dui)于(yu)空間站的(de)(de)橫向位置與速(su)度(du)、三軸姿態(tai)與角速(su)度(du)都盡可能接(jie)(jie)(jie)(jie)近零，只有軸向飛行(xing)方向保持預先設計的(de)(de)接(jie)(jie)(jie)(jie)近速(su)度(du)。工程以這些參數的(de)(de)狀態(tai)作為對(dui)接(jie)(jie)(jie)(jie)開始(shi)的(de)(de)條件。此條件對(dui)于(yu)飛行(xing)控(kong)制系(xi)統(tong)而言是(shi)交會(hui)(hui)控(kong)制目標，對(dui)于(yu)對(dui)接(jie)(jie)(jie)(jie)系(xi)統(tong)則是(shi)要(yao)適應的(de)(de)初始(shi)范圍。從(cong)系(xi)統(tong)全局來(lai)看，交會(hui)(hui)終(zhong)點(dian)(dian)精(jing)度(du)越(yue)(yue)高越(yue)(yue)好(hao)，而對(dui)接(jie)(jie)(jie)(jie)機構的(de)(de)容差范圍則越(yue)(yue)大越(yue)(yue)好(hao)，這也是(shi)系(xi)統(tong)設計指標在進行(xing)分(fen)配時需要(yao)留(liu)余(yu)量的(de)(de)界面。

2、從單(dan)航天器到組合體

（1）接觸、接納和幾何位置校(xiao)正

交會飛行(xing)完成(cheng)時，飛船和空間站(zhan)的(de)位置(zhi)、相對(dui)(dui)速度(du)、相對(dui)(dui)姿態、角速度(du)都是一(yi)致的(de)，也就是說，對(dui)(dui)正了。但偏(pian)差仍然存在，因此，兩個(ge)飛行(xing)器的(de)對(dui)(dui)接(jie)(jie)機(ji)構相互接(jie)(jie)觸后，第一(yi)件事就是消除初始(shi)偏(pian)差，讓雙方(fang)的(de)機(ji)械(xie)裝置(zhi)相互接(jie)(jie)納，并且校(xiao)正相互的(de)位置(zhi)關系，實現完完全(quan)全(quan)的(de)“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(huan)沖(chong)并(bing)消耗碰撞能量(liang)

高速飛行的大質量(liang)航天器，即使以較小速度相互接觸(chu)，沖(chong)(chong)擊能(neng)(neng)量(liang)也(ye)是相當可觀的。飛船和空間(jian)站中至少一方需(xu)要配置緩沖(chong)(chong)和耗能(neng)(neng)裝(zhuang)置，減緩沖(chong)(chong)擊過載，耗散或(huo)吸收撞擊能(neng)(neng)量(liang)。

（3）機械連接

兩個航(hang)天(tian)(tian)(tian)器接觸(chu)的(de)(de)碰撞能量被緩沖、吸收之后，兩對接端(duan)面被拉近、靠攏，然后通過(guo)機械鎖(suo)系(xi)剛性連接為(wei)一(yi)體。除了要(yao)保證(zheng)足夠(gou)的(de)(de)連接剛度和承(cheng)載能力，對于載人航(hang)天(tian)(tian)(tian)器，還要(yao)實現(xian)兩航(hang)天(tian)(tian)(tian)器間的(de)(de)密(mi)封，以(yi)保證(zheng)人員能夠(gou)通過(guo)兩個航(hang)天(tian)(tian)(tian)器的(de)(de)對接通道往來。與緩沖系(xi)統的(de)(de)配置原(yuan)則類(lei)似(si)，飛船(chuan)一(yi)側通常配置橡膠密(mi)封圈，空間站一(yi)側配置金屬密(mi)封面。

載人飛船為什么要對接空間站

由于科(ke)學研究的(de)需要，空間站的(de)尺寸(cun)十分巨大。例如，“國際(ji)空間站(zhan)”由航天員居住(zhu)艙(cang)(cang)、實驗艙(cang)(cang)、服務(wu)艙(cang)(cang)、對接過(guo)渡(du)艙(cang)(cang)、桁架、太陽(yang)翼等部分組成，長109米(mi)，寬（含翼展）73米，總質(zhi)量約420噸。無(wu)論是什(shen)么(me)型號的運(yun)載(zai)火箭(jian)，都不(bu)可能一次(ci)把數百噸的空(kong)間站運(yun)送到軌道上，所(suo)以(yi)只能將各艙(cang)段(duan)分批(pi)發射，然后在太空(kong)利用交會(hui)對接技術(shu)搭(da)建起來。所(suo)以(yi)交會(hui)對接技術(shu)是建設(she)空(kong)間站的基礎。

在(zai)其他(ta)太空(kong)活動中(zhong)，比如為長(chang)期在(zai)軌道上運(yun)行的(de)空(kong)間站運(yun)送航(hang)天(tian)員和提供物(wu)(wu)資(zi)補給，或(huo)在(zai)軌航(hang)天(tian)器之(zhi)間的(de)互(hu)訪、物(wu)(wu)資(zi)轉(zhuan)運(yun)或(huo)緊急救生等，也要(yao)用(yong)到交會對(dui)接技術。在(zai)未(wei)來的(de)深空(kong)探測等航(hang)天(tian)活動中(zhong)，交會對(dui)接技術同樣是不可或(huo)缺的(de)。

航(hang)天器的(de)交會對接是指(zhi)兩個航(hang)天器在(zai)空(kong)(kong)(kong)間(jian)(jian)軌(gui)道上(shang)會合，并在(zai)結構上(shang)連成一個整(zheng)體的(de)技術(shu)，是實(shi)現(xian)空(kong)(kong)(kong)間(jian)(jian)站(zhan)、航(hang)天飛機、太空(kong)(kong)(kong)平(ping)臺和空(kong)(kong)(kong)間(jian)(jian)運(yun)輸系統等的(de)空(kong)(kong)(kong)間(jian)(jian)裝(zhuang)配、回收(shou)、補給、維(wei)修、航(hang)天員交換及營救等在(zai)軌(gui)服務的(de)先決條件(jian)。