載人飛船怎么和空間站交會

1、入軌與追蹤

入(ru)軌(gui)(gui)點(dian)，就是將飛(fei)(fei)船送至與空間(jian)站(zhan)處于同(tong)(tong)一(yi)軌(gui)(gui)道(dao)面、且在其后(hou)下(xia)方的(de)(de)特定點(dian)，則后(hou)續飛(fei)(fei)船按照規劃(hua)好的(de)(de)變軌(gui)(gui)策(ce)(ce)略逐次抬升軌(gui)(gui)道(dao)，即可在預定時間(jian)內追上空間(jian)站(zhan)。因此，入(ru)軌(gui)(gui)點(dian)是對(dui)兩飛(fei)(fei)行器相(xiang)對(dui)關(guan)(guan)系（高(gao)度差與位置(zhi)差）的(de)(de)設計。不(bu)同(tong)(tong)的(de)(de)相(xiang)對(dui)關(guan)(guan)系需(xu)要采取不(bu)同(tong)(tong)的(de)(de)變軌(gui)(gui)策(ce)(ce)略進行追蹤(zong)(zong)，某一(yi)特定的(de)(de)相(xiang)對(dui)關(guan)(guan)系也(ye)可以(yi)有不(bu)同(tong)(tong)的(de)(de)追蹤(zong)(zong)策(ce)(ce)略——就相同的追蹤(zong)距離而(er)言，在(zai)更低軌道上的飛行時(shi)(shi)間(jian)占比越大，追蹤(zong)越快(kuai)，交會總時(shi)(shi)長越短。

2、遠(yuan)距(ju)離(li)追蹤與近距(ju)離(li)接(jie)近

相距較遠時(shi)，工程(cheng)分別對(dui)飛(fei)(fei)船(chuan)和(he)空間站(zhan)(zhan)的(de)軌道(dao)進(jin)行測(ce)定(ding)，獨(du)立確定(ding)各自的(de)軌道(dao)，基于此制定(ding)變軌策略。其實時(shi)軌道(dao)可以(yi)由地面站(zhan)(zhan)進(jin)行測(ce)定(ding)和(he)預測(ce)，也可以(yi)通過飛(fei)(fei)行器上的(de)衛(wei)星導航數據獲得(de)。北斗全球(qiu)導航的(de)應用，使得(de)精確實時(shi)的(de)軌道(dao)測(ce)定(ding)成為(wei)可能。距離足夠近，兩個(ge)飛(fei)(fei)行器能夠“呼(hu)應”彼此(ci)了，就(jiu)能通過(guo)飛船(chuan)上安裝(zhuang)的(de)(de)測量(liang)設備（雷達、光(guang)學測量(liang)設備等）以及空間(jian)(jian)站(zhan)上相(xiang)應(ying)配置的(de)(de)合作目標(biao)（應(ying)答機(ji)、光(guang)學靶(ba)標(biao)等）獲得(de)二(er)者間(jian)(jian)的(de)(de)相(xiang)對位置和速度。

3、偏差修正(zheng)與約束(shu)條件

從火箭(jian)發射入軌(gui)到兩個飛(fei)行(xing)器追蹤(zong)接近，步步有序。而在實(shi)(shi)際飛(fei)行(xing)中(zhong)，每一(yi)步都可(ke)能(neng)產生誤差。因此，飛(fei)行(xing)軌(gui)道控制規(gui)劃需(xu)要預留軌(gui)道修(xiu)正(zheng)的時(shi)機，根據實(shi)(shi)際偏差情況進(jin)行(xing)實(shi)(shi)時(shi)計(ji)算、并決定是(shi)否實(shi)(shi)施修(xiu)正(zheng)。而所有階(jie)段的測量和計(ji)算誤差都會轉化為軌(gui)控參數的誤差，并且與變軌(gui)執行(xing)偏差疊加，體現(xian)在軌(gui)控后的飛(fei)行(xing)狀態中(zhong)。

4、交會需要停泊點(dian)

空間站沿(yan)圓軌(gui)道飛(fei)行(xing)。飛(fei)船追蹤過程中，若通過變軌(gui)達到空間站后(hou)方(fang)同(tong)軌(gui)道高度(du)的圓軌(gui)道上，則(ze)兩飛(fei)行(xing)器相(xiang)對距離(li)和速度(du)保(bao)持不變，飛(fei)船相(xiang)對于空間站來說就(jiu)“停(ting)泊”了。這樣的(de)停泊是(shi)由(you)軌道規律保證的(de)，即被(bei)動(dong)安(an)全：只(zhi)要不做動(dong)作，就沒有相撞風險。

載人飛船如何與空間站對接

1、對接初始(shi)條(tiao)件

交(jiao)會的(de)(de)終點就是(shi)(shi)對(dui)(dui)(dui)(dui)接(jie)的(de)(de)起點。此時，飛(fei)船相(xiang)對(dui)(dui)(dui)(dui)于空間(jian)站的(de)(de)橫向(xiang)位置與速度、三軸姿態與角速度都盡可能(neng)接(jie)近零，只有軸向(xiang)飛(fei)行(xing)(xing)方向(xiang)保持預先(xian)設計(ji)的(de)(de)接(jie)近速度。工程以這些(xie)參數的(de)(de)狀態作為對(dui)(dui)(dui)(dui)接(jie)開(kai)始(shi)的(de)(de)條件。此條件對(dui)(dui)(dui)(dui)于飛(fei)行(xing)(xing)控制系統(tong)(tong)而(er)言是(shi)(shi)交(jiao)會控制目標，對(dui)(dui)(dui)(dui)于對(dui)(dui)(dui)(dui)接(jie)系統(tong)(tong)則是(shi)(shi)要適應的(de)(de)初始(shi)范圍。從系統(tong)(tong)全(quan)局來看(kan)，交(jiao)會終點精度越(yue)高越(yue)好，而(er)對(dui)(dui)(dui)(dui)接(jie)機構的(de)(de)容差范圍則越(yue)大越(yue)好，這也是(shi)(shi)系統(tong)(tong)設計(ji)指標在(zai)進(jin)行(xing)(xing)分(fen)配時需(xu)要留余量的(de)(de)界面。

2、從單航天器到組合體(ti)

（1）接觸、接納和幾何位(wei)置校(xiao)正

交會飛(fei)行完成(cheng)時，飛(fei)船和(he)空間站的(de)位置(zhi)、相(xiang)(xiang)對速(su)度(du)、相(xiang)(xiang)對姿態、角速(su)度(du)都是一(yi)致的(de)，也就是說，對正(zheng)了。但偏差(cha)(cha)仍(reng)然(ran)存在，因此，兩個飛(fei)行器(qi)的(de)對接(jie)機構(gou)相(xiang)(xiang)互接(jie)觸后，第一(yi)件事就是消除(chu)初始偏差(cha)(cha)，讓雙方的(de)機械裝置(zhi)相(xiang)(xiang)互接(jie)納，并(bing)且校正(zheng)相(xiang)(xiang)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）緩沖并消耗碰撞(zhuang)能(neng)量

高(gao)速(su)飛行的大(da)質(zhi)量(liang)航天器，即使以較(jiao)小速(su)度相互接觸，沖(chong)擊能量(liang)也是(shi)相當可(ke)觀的。飛船(chuan)和空間站(zhan)中至少一方需要配置(zhi)緩沖(chong)和耗能裝置(zhi)，減緩沖(chong)擊過載，耗散或(huo)吸收撞擊能量(liang)。

（3）機械連接

兩(liang)個(ge)(ge)航天(tian)器(qi)(qi)接(jie)觸的(de)碰撞能量被(bei)緩沖、吸(xi)收(shou)之后(hou)，兩(liang)對(dui)接(jie)端面(mian)被(bei)拉(la)近、靠(kao)攏，然后(hou)通(tong)(tong)(tong)過機械鎖系剛(gang)性連接(jie)為一(yi)體。除了(le)要保證足夠(gou)的(de)連接(jie)剛(gang)度和承載能力(li)，對(dui)于載人航天(tian)器(qi)(qi)，還要實現兩(liang)航天(tian)器(qi)(qi)間的(de)密(mi)封(feng)(feng)，以保證人員能夠(gou)通(tong)(tong)(tong)過兩(liang)個(ge)(ge)航天(tian)器(qi)(qi)的(de)對(dui)接(jie)通(tong)(tong)(tong)道往來。與緩沖系統的(de)配(pei)(pei)置(zhi)原則類(lei)似，飛船一(yi)側通(tong)(tong)(tong)常配(pei)(pei)置(zhi)橡膠密(mi)封(feng)(feng)圈，空間站一(yi)側配(pei)(pei)置(zhi)金屬密(mi)封(feng)(feng)面(mian)。

載人飛船為什么要對接空間站

由于科學研究的需要(yao)，空間站的尺(chi)寸十分巨大。例如，“國際空間站”由(you)航天(tian)員居(ju)住艙、實驗艙、服(fu)務艙、對接過(guo)渡艙、桁架、太陽翼等(deng)部分組成(cheng)，長109米，寬（含翼展(zhan)）73米，總(zong)質量約420噸。無論是(shi)什么型號的運(yun)載火箭，都不(bu)可(ke)能(neng)一(yi)次(ci)把數百噸的空間(jian)站運(yun)送到軌道上，所(suo)以只能(neng)將各艙段(duan)分批發射(she)，然后在(zai)太空利用(yong)交會對(dui)接技術搭建起來。所(suo)以交會對(dui)接技術是(shi)建設空間(jian)站的基礎。

在其他(ta)太空活動中，比如為長(chang)期在軌(gui)道上運(yun)行的空間站運(yun)送航(hang)天員(yuan)和提供物(wu)資補給，或在軌(gui)航(hang)天器之間的互訪、物(wu)資轉(zhuan)運(yun)或緊急救(jiu)生等(deng)，也(ye)要用(yong)到交會對(dui)接(jie)技術。在未(wei)來的深空探測等(deng)航(hang)天活動中，交會對(dui)接(jie)技術同樣是不(bu)可或缺(que)的。

航(hang)天(tian)(tian)器的(de)交會對接是(shi)指(zhi)兩個航(hang)天(tian)(tian)器在空(kong)間軌(gui)道(dao)上(shang)會合(he)，并在結構(gou)上(shang)連成一個整(zheng)體的(de)技術，是(shi)實(shi)現空(kong)間站、航(hang)天(tian)(tian)飛(fei)機、太空(kong)平臺(tai)和空(kong)間運輸系(xi)統等的(de)空(kong)間裝配、回收(shou)、補給、維(wei)修(xiu)、航(hang)天(tian)(tian)員交換及營救等在軌(gui)服務的(de)先決條件。