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  • 1 # 使用者2311363102366

    事實上,載人空間站的交會對接可以說是空間站與其他的飛行器連線的唯一方法和手段,而且也是一個基本功。這還是一項極其複雜和要求很高的技術。因此,交會對接在載人航天技術中佔有重要的位置。

    事實上,無論是俄羅斯的空間站,還是美國的空間站,它們都不是長時間地單獨執行,而是要與其他的飛行器組成一個整體,這就要靠交會對接技術來完成。

    交會,是指使一個空間飛行器與另一個飛行器在規定的同一時刻、以相同的速度到達空間軌道上的預定位置的過程。說得再通俗一點,就好比兩個人要共同完成一件工作,約好在什麼時間、什麼地點見面一樣。對於空間站也是如此,交會只是使它們到了一起,以相同的速度和方向飛行,但是並沒有連線在一起。而對接,則是指兩個已經交會的空間飛行器透過彼此的專門機構使它們在結構上連線成一體的過程。只有可靠的連線並保證密封,才能開啟艙門,才能進行宇航員的換班和物資的交接。可以看出,交會是對接的基礎,美國、前蘇聯都進行了大量的工作和多次的試驗才掌握了交會對接技術。

    事實上,交會對接過程是發射一個飛行器與已經在軌道飛行的飛行器如空間站進行交會對接。我們通常把已經在軌道上飛行的飛行器比如空間站稱作目標飛行器,而把要與這個飛行器對接的飛行器比如飛船或者太空梭稱作對接飛行器。實現兩個飛行器的交會對接有很多的步驟和條件限制。

    要想實現兩個飛行器的交會,這便對對接飛行器的發射時刻提出了苛刻的要求,這是因為一個飛行器比如空間站已經在空間圍繞地球飛行著。它有固定的軌道和軌道週期,在它圍繞地球轉動的同時地球也在不停地轉動,而要與它進行交會的飛行器是從地球上發射,當它豎立在發射臺上時就與地球一起轉動。發射後,它要逐漸接近和趕上空間站也就是目標飛行器。那麼,什麼時間發射、發射後要按什麼軌道飛行它們才能在規定的時間地點會合,這就不是隨意的了。因此,什麼時間發射就有了嚴格的限制,發射後它們之間的位置關係就確定了。

    許多人認為航天器在交會對接時很危險。因為它們飛行的速度極快,在這樣的高速之下對接航天器當然是件很危險的事。其實並非如此,航天器的高速度是它的絕對時速,這不會給對接造成任何危險,只有航天器與它所要對接的目標之間存在相對速度才有可能造成危險。而交會工作的任務之一就是讓兩個飛行器以相同速度飛行,也就是使它們的相對速度幾乎為零,所以,只要相對速度掌握好,對接準確,即使它們的飛行速度再快也沒有危險。

    而交會對接則是個複雜的過程。概括起來,則可以把它分成4個階段:

    (1)遠距離引導

    飛船發射入軌後與空間站在太空的相對位置就確定了。而它們的距離卻相距很遠,而且不在同一個軌道上飛行。因此,第一個工作就是遠距離的引導,這主要靠地面的測控站與飛船上的測控系統配合進行。首先,修正由於火箭的制導精度給飛船帶來的各種誤差;然後,飛船在一定的位置加速使它從發射時的橢圓軌道進入一個更高的圓形的軌道,引導飛船不斷地加速變軌,使它們之間的相對位置滿足進行交會的最佳要求,並且不斷向空間站靠攏,使兩者的距離在100千米左右的範圍內。

    (2)近距離引導

    在這個階段中,飛船及空間站上都裝有各種無線電交會雷達裝置及光學裝置,並且在相互的作用範圍內彼此看得見,依靠這些交會裝置使飛船能夠發現目標即空間站,並且加速跟蹤它和逐漸地接近它,此時它們之間的距離已經越來越近了,近到在500米的範圍內。

    (3)停靠階段

    當兩個飛行器的距離逐漸接近在100~300米以內時,飛船以每秒1.5~3米的相對速度進入停靠階段。此時的飛船相對於空間站而言,可能有位置和角度的偏差。因此,要進行上下左右的平移控制和角度的調整,並慢慢地向前靠,當到達大約100米的距離內飛船停止前進,此時兩個飛行器的相對速度為零,一個在前,一個在後,一起在軌道上飛行。

    (4)壯觀的對接時刻

    此時它們之間的距離是如此之近,最後的關鍵時刻到了,兩個飛行器在雷達和瞄準器的作用下慢慢地靠近,再靠近,最終相遇。當兩個飛行器的對接機構接觸後,對接機構的鎖緊裝置把它們拉住並逐漸地收攏鎖緊,兩個飛行器的對接面達到密封的程度,使兩個飛行器緊緊地連線在一起了。

    事實證明,這個對接的過程是相當複雜和必須十分精確小心的。這是因為不光是兩個飛行器到達一起就行了,在兩個飛行器的對接面上有多個電纜的插頭、插座,每一個插頭上又有幾十個插針、插孔,還有氣體、液體的連線管路,都要一個不錯地連線好。全部連線好之後的飛船和空間站已經聯成一體,共同在軌道上飛行。然後,宇航員開啟艙門,飛船上的宇航員進入空間站,而空間站的宇航員進入飛船,並把空間站上已經經過試驗的裝置裝在飛船上,把飛船上從地面帶上去的物品及新的試驗裝置送上空間站,進行交接和換班。

    所以說,交會對接是一項極其複雜的技術,為了掌握交會對接技術,俄羅斯自家的空間站之間,飛船與空間站之間進行過多次的試驗,美華人同樣如此,俄羅斯和美國也做過聯合飛行,完成交會對接任務。

    美國、前蘇聯兩國飛船對接記

    據史料記載,美國與前蘇聯在1972年簽署了空間探索合作的雙邊協議。而1975年7月,兩國航天員則分別乘“阿波羅”號和“聯盟”號飛船進行首次太空對接試驗。美方參加的有“阿波羅”飛船指令長湯姆遜·史坦福,航天員多納爾特·史拉通和萬斯·勃朗特;蘇方參加的是“聯盟”號飛船指令長阿列克賽·列沃諾夫和航天員萬來列·庫巴索夫。

    這次太空對接是兩個航天大國從自己的利益和彼此需要出發認真進行的一次合作。主要目的是要看一看,兩國的載人航天飛船是否能在空間進行對接和怎樣才能進行對接,這對軌道救援工作有重大意義;其次還希望共同在空間物理學、材料科學、醫學與生物學等方面做一些科學技術試驗,雙方都想從試驗中獲益。

    由於美國和前蘇聯是完全獨立地發展自己的載人航天飛船的,雙方還希望透過對接的機會,實地考察一下對方的飛船技術狀況,這無疑是有極大好處的。要合作,就必須讓對方在一定程度上了解自己,這對競爭來說則是不利的,所以在對接成功之後,其中有一方考慮到技術保密,中止了繼續進行空間合作的協議。

    事實上,如果想使得“阿波羅”號與“聯盟”號飛船在空間軌道上實現對接,不是一件易事,需要解決許多棘手的技術問題。

    首先,要進行對接,就意味著兩飛船在太空應能互相找得著;第二,要確定空間兩飛船交會座標。然而,“阿波羅”號和“聯盟”號兩飛船的雷達搜尋和集合系統實際上是不相容的。兩飛船的對接艙,總的說來也是不同的。兩艘飛船艙內航天員維持生命所必需的大氣更是互不相容:“阿波羅”飛船用的是一個260毫米水銀柱壓力的純氧大氣;而“聯盟”號擁有壓力為760毫米水銀柱正常的地球大氣。單是這個問題就排除了兩國航天員簡單地從一艘飛船進入另一艘飛船作互訪的可能性。

    而在彈道專家面前也有著一些困難。例如,前蘇聯的專家在他們的計算中使用的座標系統和美國專家用的座標系統是不一樣的;莫斯科的飛船地面測控中心工作時用莫斯科時間,而設在美國休斯敦的中心則是使用飛行時間,也就是飛船發射時刻起始的時間;前蘇聯的科學家度量用米制單位,而美國使用傳統的英制單位。所有這些問題是怎樣解決的?顯然沒辦法一一介紹。這裡僅介紹一下兩國航天員互訪時,大氣過渡是怎樣解決的。

    參加對接試驗的“阿波羅”和“聯盟”號飛船基本結構變動都不大,為解決兩艘飛船座艙內大氣環境的不同,科學家們還專門設計了一個對接過渡艙作為兩船的過渡段。它是一個長3.15米、直徑約1.42米的由厚鋁板構成的圓柱體,兩端分別可以與兩艘飛船對接,兩船對接好後它便構成航天員互訪時的通道。過渡艙外帶有兩個氣瓶,艙內設有無線電通訊和電視裝置、溫度控制系統以及顯示大氣成分和壓力的裝置等。

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