載人飛船怎么和空間站交會

1、入軌(gui)與追蹤

入軌(gui)點，就是(shi)將飛(fei)船送至與空間站(zhan)處于同一軌(gui)道面、且在其后下方的特定點，則后續飛(fei)船按照規劃(hua)好的變軌(gui)策略(lve)逐次抬升軌(gui)道，即可(ke)在預(yu)定時間內追上空間站(zhan)。因此，入軌(gui)點是(shi)對(dui)(dui)兩飛(fei)行器相對(dui)(dui)關(guan)系（高度(du)差與位置差）的設計。不同的相對(dui)(dui)關(guan)系需要采取不同的變軌(gui)策略(lve)進行追蹤，某一特定的相對(dui)(dui)關(guan)系也可(ke)以有不同的追蹤策略(lve)——就相同的追蹤距離而言，在(zai)更低軌道(dao)上的飛行時(shi)(shi)間占(zhan)比越(yue)(yue)大，追蹤越(yue)(yue)快，交會總時(shi)(shi)長越(yue)(yue)短。

2、遠距(ju)離(li)(li)追蹤與近距(ju)離(li)(li)接近

相距(ju)較遠時(shi)，工程分別(bie)對飛船和空間站的(de)軌(gui)道(dao)(dao)進行測(ce)定，獨立確定各自(zi)的(de)軌(gui)道(dao)(dao)，基于(yu)此制(zhi)定變(bian)軌(gui)策略。其(qi)實(shi)時(shi)軌(gui)道(dao)(dao)可以(yi)由地面站進行測(ce)定和預(yu)測(ce)，也可以(yi)通過(guo)飛行器(qi)上的(de)衛星(xing)導(dao)航(hang)數據獲得。北(bei)斗(dou)全球(qiu)導(dao)航(hang)的(de)應用，使得精確實(shi)時(shi)的(de)軌(gui)道(dao)(dao)測(ce)定成為(wei)可能。距(ju)離足夠(gou)近，兩個飛行器(qi)能夠(gou)“呼應”彼(bi)此(ci)了，就能通過(guo)飛船上(shang)安(an)裝的(de)測(ce)量設備（雷達(da)、光(guang)學測(ce)量設備等）以及空間站上(shang)相(xiang)應配(pei)置(zhi)的(de)合作目標（應答機、光(guang)學靶標等）獲得二者(zhe)間的(de)相(xiang)對位置(zhi)和速度。

3、偏(pian)差修正與約束條件

從火箭發射入(ru)軌到兩個飛行(xing)器追蹤接(jie)近，步步有(you)序。而在實際(ji)飛行(xing)中，每一步都可能產(chan)生(sheng)誤(wu)差(cha)(cha)。因此，飛行(xing)軌道(dao)控制規劃(hua)需要預留軌道(dao)修正(zheng)的時機(ji)，根據實際(ji)偏(pian)差(cha)(cha)情(qing)況進(jin)行(xing)實時計(ji)算(suan)、并(bing)決定是否(fou)實施修正(zheng)。而所有(you)階段的測量(liang)和計(ji)算(suan)誤(wu)差(cha)(cha)都會轉化為軌控參數的誤(wu)差(cha)(cha)，并(bing)且與變軌執行(xing)偏(pian)差(cha)(cha)疊加，體現在軌控后(hou)的飛行(xing)狀態中。

4、交會需要停泊點

空間(jian)站沿圓(yuan)(yuan)軌道(dao)飛行。飛船追蹤過(guo)程中，若(ruo)通過(guo)變軌達到空間(jian)站后方(fang)同(tong)軌道(dao)高度的圓(yuan)(yuan)軌道(dao)上，則兩飛行器相(xiang)(xiang)對距離和(he)速(su)度保持不變，飛船相(xiang)(xiang)對于空間(jian)站來說(shuo)就“停泊”了。這樣的(de)停泊是由軌道規律保證的(de)，即被動(dong)安全：只要不做動(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(chu)始條件(jian)

交會(hui)的終(zhong)點就是(shi)(shi)(shi)對(dui)接(jie)(jie)的起點。此時(shi)，飛船相(xiang)對(dui)于(yu)空(kong)間站的橫向(xiang)位置與速(su)(su)(su)度、三軸(zhou)姿態(tai)與角速(su)(su)(su)度都盡可(ke)能(neng)接(jie)(jie)近零(ling)，只有(you)軸(zhou)向(xiang)飛行(xing)方向(xiang)保(bao)持(chi)預先(xian)設計(ji)的接(jie)(jie)近速(su)(su)(su)度。工程以這些參(can)數的狀(zhuang)態(tai)作(zuo)為對(dui)接(jie)(jie)開始(shi)的條件(jian)。此條件(jian)對(dui)于(yu)飛行(xing)控制系統(tong)而言是(shi)(shi)(shi)交會(hui)控制目標，對(dui)于(yu)對(dui)接(jie)(jie)系統(tong)則(ze)是(shi)(shi)(shi)要適應(ying)的初始(shi)范圍。從系統(tong)全局來看，交會(hui)終(zhong)點精度越(yue)高越(yue)好，而對(dui)接(jie)(jie)機(ji)構(gou)的容差范圍則(ze)越(yue)大(da)越(yue)好，這也是(shi)(shi)(shi)系統(tong)設計(ji)指(zhi)標在進行(xing)分配時(shi)需要留余量的界面。

2、從單航天(tian)器到組合體(ti)

（1）接觸、接納(na)和幾(ji)何位(wei)置校正(zheng)

交會飛行完(wan)成(cheng)時，飛船和空間站的位(wei)(wei)置(zhi)、相(xiang)(xiang)對速度(du)、相(xiang)(xiang)對姿態、角(jiao)速度(du)都是(shi)一致的，也(ye)就(jiu)(jiu)是(shi)說(shuo)，對正(zheng)了。但偏差(cha)仍(reng)然存(cun)在，因此，兩個飛行器(qi)的對接(jie)(jie)機構相(xiang)(xiang)互接(jie)(jie)觸后，第一件(jian)事就(jiu)(jiu)是(shi)消(xiao)除初(chu)始偏差(cha)，讓(rang)雙(shuang)方的機械裝(zhuang)置(zhi)相(xiang)(xiang)互接(jie)(jie)納，并且校(xiao)正(zheng)相(xiang)(xiang)互的位(wei)(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(huan)沖(chong)并(bing)消耗碰(peng)撞(zhuang)能量

高速飛行的(de)大質量航天器，即使以較小速度相互接觸，沖(chong)(chong)擊(ji)能量也是相當可觀(guan)的(de)。飛船和(he)空間站中(zhong)至少(shao)一(yi)方需要配置緩沖(chong)(chong)和(he)耗(hao)能裝置，減(jian)緩沖(chong)(chong)擊(ji)過載，耗(hao)散或吸收撞擊(ji)能量。

（3）機械連接

兩個航(hang)天(tian)(tian)器接(jie)觸的(de)(de)碰(peng)撞(zhuang)能量被緩(huan)沖、吸收之后，兩對接(jie)端(duan)面被拉(la)近、靠攏，然(ran)后通(tong)過機械鎖系剛性連(lian)接(jie)為(wei)一(yi)體。除了(le)要保(bao)證足(zu)夠的(de)(de)連(lian)接(jie)剛度和(he)承載(zai)能力(li)，對于載(zai)人(ren)航(hang)天(tian)(tian)器，還要實現兩航(hang)天(tian)(tian)器間的(de)(de)密(mi)封，以保(bao)證人(ren)員(yuan)能夠通(tong)過兩個航(hang)天(tian)(tian)器的(de)(de)對接(jie)通(tong)道往來(lai)。與緩(huan)沖系統(tong)的(de)(de)配置原(yuan)則類似，飛船(chuan)一(yi)側(ce)通(tong)常配置橡膠密(mi)封圈，空間站(zhan)一(yi)側(ce)配置金(jin)屬密(mi)封面。

載人飛船為什么要對接空間站

由于科學(xue)研究的需要，空間站的尺寸(cun)十分巨大。例如，“國際空(kong)間站(zhan)”由航天員居住(zhu)艙(cang)、實驗艙(cang)、服(fu)務艙(cang)、對接過渡艙(cang)、桁(heng)架(jia)、太陽翼等部分組成，長109米，寬（含翼展）73米(mi)，總質量約420噸。無(wu)論是(shi)什(shen)么型號的運(yun)載火箭(jian)，都(dou)不(bu)可能(neng)一次把數百噸的空(kong)間(jian)站(zhan)運(yun)送到軌(gui)道上，所(suo)以(yi)(yi)只(zhi)能(neng)將各艙段分批(pi)發射，然(ran)后在太空(kong)利用交會(hui)對接(jie)技(ji)術(shu)搭(da)建(jian)起來。所(suo)以(yi)(yi)交會(hui)對接(jie)技(ji)術(shu)是(shi)建(jian)設空(kong)間(jian)站(zhan)的基礎。

在其他太空(kong)活動(dong)中(zhong)，比如為長期(qi)在軌道上(shang)運(yun)行的空(kong)間站(zhan)運(yun)送航(hang)天員和提供物(wu)資(zi)(zi)補給(gei)，或在軌航(hang)天器之間的互(hu)訪、物(wu)資(zi)(zi)轉運(yun)或緊急救生等(deng)，也要(yao)用到(dao)交(jiao)會對接技(ji)術(shu)。在未來的深空(kong)探測等(deng)航(hang)天活動(dong)中(zhong)，交(jiao)會對接技(ji)術(shu)同樣是不可或缺(que)的。

航天(tian)器(qi)的(de)交會對接是指兩個航天(tian)器(qi)在空(kong)(kong)間軌道上會合，并在結(jie)構上連成(cheng)一個整體的(de)技(ji)術(shu)，是實(shi)現空(kong)(kong)間站、航天(tian)飛機、太空(kong)(kong)平(ping)臺和空(kong)(kong)間運輸系統等的(de)空(kong)(kong)間裝配、回收、補給(gei)、維(wei)修、航天(tian)員交換及營救等在軌服(fu)務的(de)先決(jue)條件。