載人飛船怎么和空間站交會

1、入軌與追蹤

入(ru)軌(gui)(gui)點，就(jiu)是將飛(fei)船送至與(yu)空(kong)間站(zhan)處于同(tong)一軌(gui)(gui)道(dao)面、且在其(qi)后下方的(de)(de)特定點，則后續飛(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(ji)可(ke)(ke)在預定時間內追上(shang)空(kong)間站(zhan)。因(yin)此，入(ru)軌(gui)(gui)點是對(dui)兩飛(fei)行器相(xiang)對(dui)關(guan)系(xi)（高度(du)差與(yu)位(wei)置差）的(de)(de)設計(ji)。不(bu)同(tong)的(de)(de)相(xiang)對(dui)關(guan)系(xi)需要(yao)采(cai)取(qu)不(bu)同(tong)的(de)(de)變軌(gui)(gui)策(ce)(ce)略進行追蹤，某一特定的(de)(de)相(xiang)對(dui)關(guan)系(xi)也(ye)可(ke)(ke)以(yi)有不(bu)同(tong)的(de)(de)追蹤策(ce)(ce)略——就相同的追蹤距離而言(yan)，在更低軌(gui)道上的飛行時間占比越(yue)大，追蹤越(yue)快，交會(hui)總(zong)時長(chang)越(yue)短。

2、遠距(ju)離追蹤與近距(ju)離接近

相距較遠時，工程分別對(dui)飛(fei)船和空間站(zhan)(zhan)的(de)(de)軌(gui)(gui)道(dao)進行測(ce)定(ding)，獨(du)立確(que)定(ding)各(ge)自(zi)的(de)(de)軌(gui)(gui)道(dao)，基于(yu)此制定(ding)變軌(gui)(gui)策略。其實(shi)時軌(gui)(gui)道(dao)可(ke)以由地面站(zhan)(zhan)進行測(ce)定(ding)和預測(ce)，也可(ke)以通過(guo)飛(fei)行器上的(de)(de)衛星導航數據獲得。北斗(dou)全(quan)球(qiu)導航的(de)(de)應(ying)用，使(shi)得精確(que)實(shi)時的(de)(de)軌(gui)(gui)道(dao)測(ce)定(ding)成為可(ke)能。距離足夠(gou)近，兩(liang)個飛(fei)行器能夠(gou)“呼應”彼此了，就能通過飛船上(shang)安(an)裝(zhuang)的(de)測量設備（雷達(da)、光學(xue)測量設備等）以及空間(jian)站(zhan)上(shang)相應(ying)(ying)配置(zhi)(zhi)的(de)合作目標(biao)（應(ying)(ying)答(da)機、光學(xue)靶標(biao)等）獲得二者(zhe)間(jian)的(de)相對位置(zhi)(zhi)和速度。

3、偏差修正與約(yue)束條件

從火箭發射入軌(gui)到兩個飛(fei)(fei)行(xing)(xing)(xing)器追(zhui)蹤接(jie)近，步步有序。而在(zai)實(shi)際飛(fei)(fei)行(xing)(xing)(xing)中，每一步都(dou)可能產(chan)生誤差(cha)。因此，飛(fei)(fei)行(xing)(xing)(xing)軌(gui)道(dao)控(kong)制規劃(hua)需要預留軌(gui)道(dao)修(xiu)正的(de)時(shi)機，根據實(shi)際偏差(cha)情況進行(xing)(xing)(xing)實(shi)時(shi)計算(suan)(suan)、并決(jue)定是(shi)否實(shi)施修(xiu)正。而所有階段的(de)測量(liang)和(he)計算(suan)(suan)誤差(cha)都(dou)會轉化為(wei)軌(gui)控(kong)參數的(de)誤差(cha)，并且與變軌(gui)執行(xing)(xing)(xing)偏差(cha)疊加，體現在(zai)軌(gui)控(kong)后(hou)的(de)飛(fei)(fei)行(xing)(xing)(xing)狀態中。

4、交會(hui)需要停泊點

空(kong)間站(zhan)沿圓軌道(dao)飛(fei)(fei)行(xing)。飛(fei)(fei)船(chuan)追蹤過程中，若通過變軌達(da)到空(kong)間站(zhan)后方同軌道(dao)高度的圓軌道(dao)上，則(ze)兩(liang)飛(fei)(fei)行(xing)器相(xiang)對距離和速度保持不(bu)變，飛(fei)(fei)船(chuan)相(xiang)對于空(kong)間站(zhan)來(lai)說就“停泊”了。這樣的(de)停(ting)泊是由軌道規律保(bao)證的(de)，即被(bei)動安(an)全：只要不做動作(zuo)，就沒有(you)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)的(de)(de)(de)終(zhong)點就是(shi)對(dui)(dui)接(jie)(jie)的(de)(de)(de)起點。此(ci)(ci)時，飛(fei)船相對(dui)(dui)于(yu)空間(jian)站的(de)(de)(de)橫(heng)向位置(zhi)與速(su)度(du)、三軸姿態與角速(su)度(du)都盡可能接(jie)(jie)近(jin)零，只有軸向飛(fei)行(xing)(xing)方向保持預(yu)先設計的(de)(de)(de)接(jie)(jie)近(jin)速(su)度(du)。工(gong)程以這些參數(shu)的(de)(de)(de)狀態作為對(dui)(dui)接(jie)(jie)開始的(de)(de)(de)條件。此(ci)(ci)條件對(dui)(dui)于(yu)飛(fei)行(xing)(xing)控制系統而(er)言(yan)是(shi)交會(hui)控制目標，對(dui)(dui)于(yu)對(dui)(dui)接(jie)(jie)系統則(ze)是(shi)要(yao)適應的(de)(de)(de)初始范圍(wei)(wei)。從系統全(quan)局來(lai)看，交會(hui)終(zhong)點精度(du)越(yue)高越(yue)好(hao)，而(er)對(dui)(dui)接(jie)(jie)機構(gou)的(de)(de)(de)容差范圍(wei)(wei)則(ze)越(yue)大越(yue)好(hao)，這也是(shi)系統設計指(zhi)標在進行(xing)(xing)分配時需(xu)要(yao)留(liu)余量的(de)(de)(de)界面。

2、從單(dan)航天器到(dao)組合(he)體

（1）接觸、接納和幾(ji)何(he)位置校正

交會飛(fei)行(xing)完(wan)(wan)成時(shi)，飛(fei)船和空間站的(de)位(wei)置、相對(dui)速度(du)、相對(dui)姿(zi)態、角速度(du)都是(shi)一致(zhi)的(de)，也就(jiu)是(shi)說(shuo)，對(dui)正了。但偏差(cha)仍然存在，因此，兩個飛(fei)行(xing)器的(de)對(dui)接機構(gou)相互(hu)接觸后(hou)，第一件事就(jiu)是(shi)消除初始偏差(cha)，讓雙方的(de)機械裝置相互(hu)接納，并且(qie)校正相互(hu)的(de)位(wei)置關(guan)系，實(shi)現完(wan)(wan)完(wan)(wan)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）緩沖并消耗碰撞能量

高(gao)速(su)(su)飛行的(de)大質(zhi)量(liang)航(hang)天器(qi)，即使(shi)以較小速(su)(su)度(du)相互接觸(chu)，沖擊(ji)(ji)能量(liang)也是相當可(ke)觀(guan)的(de)。飛船和空間站中至少一方需要配置緩沖和耗能裝(zhuang)置，減(jian)緩沖擊(ji)(ji)過載，耗散或吸收(shou)撞擊(ji)(ji)能量(liang)。

（3）機(ji)械連接

兩(liang)(liang)個航天(tian)(tian)器接(jie)觸(chu)的(de)(de)碰(peng)撞能量被緩沖(chong)、吸收之后，兩(liang)(liang)對(dui)(dui)接(jie)端面被拉近、靠(kao)攏，然后通(tong)過(guo)(guo)機械(xie)鎖系(xi)剛性連接(jie)為(wei)一體(ti)。除了(le)要(yao)保證足(zu)夠的(de)(de)連接(jie)剛度(du)和承載能力，對(dui)(dui)于載人航天(tian)(tian)器，還要(yao)實(shi)現(xian)兩(liang)(liang)航天(tian)(tian)器間的(de)(de)密(mi)封(feng)，以保證人員能夠通(tong)過(guo)(guo)兩(liang)(liang)個航天(tian)(tian)器的(de)(de)對(dui)(dui)接(jie)通(tong)道(dao)往來。與緩沖(chong)系(xi)統的(de)(de)配(pei)置原(yuan)則類似，飛船一側通(tong)常配(pei)置橡膠(jiao)密(mi)封(feng)圈，空(kong)間站一側配(pei)置金(jin)屬(shu)密(mi)封(feng)面。

載人飛船為什么要對接空間站

由于科學(xue)研究(jiu)的需要，空間站的尺寸十分巨大。例如，“國際空(kong)間站”由航(hang)天員居住艙、實(shi)驗艙、服(fu)務艙、對(dui)接過渡(du)艙、桁(heng)架、太(tai)陽翼(yi)等部分組成(cheng)，長109米，寬（含翼展）73米，總(zong)質量約420噸(dun)。無(wu)論是什么型號的運載(zai)火箭，都(dou)不可能(neng)一次把數(shu)百噸(dun)的空(kong)間站運送(song)到軌道(dao)上，所以(yi)只能(neng)將各艙段(duan)分批發射，然后在太空(kong)利用(yong)交會(hui)對接(jie)技(ji)術搭(da)建起來。所以(yi)交會(hui)對接(jie)技(ji)術是建設空(kong)間站的基礎。

在其(qi)他太空活動中，比如為長(chang)期在軌道上運(yun)行的(de)(de)空間站運(yun)送航天(tian)員和提(ti)供物資(zi)補給，或在軌航天(tian)器之間的(de)(de)互訪(fang)、物資(zi)轉運(yun)或緊急救生(sheng)等(deng)，也要用到(dao)交會(hui)對(dui)接(jie)技術(shu)。在未(wei)來的(de)(de)深空探測等(deng)航天(tian)活動中，交會(hui)對(dui)接(jie)技術(shu)同(tong)樣是不可或缺的(de)(de)。

航(hang)天(tian)器的(de)交會(hui)對接是(shi)指兩個航(hang)天(tian)器在(zai)(zai)空(kong)間軌(gui)道上會(hui)合，并在(zai)(zai)結(jie)構(gou)上連(lian)成一個整(zheng)體(ti)的(de)技術，是(shi)實現空(kong)間站、航(hang)天(tian)飛機、太空(kong)平臺和(he)空(kong)間運輸系統等(deng)的(de)空(kong)間裝配、回收(shou)、補給、維(wei)修、航(hang)天(tian)員交換(huan)及營救等(deng)在(zai)(zai)軌(gui)服(fu)務的(de)先(xian)決條件(jian)。