載人飛船怎么和空間站交會

1、入軌與追(zhui)蹤

入(ru)軌(gui)點(dian)(dian)，就是(shi)將飛(fei)船送至與空(kong)間站處于同(tong)(tong)一軌(gui)道(dao)面(mian)、且在其后下方的(de)(de)(de)(de)(de)特(te)定(ding)點(dian)(dian)，則后續飛(fei)船按(an)照規劃好的(de)(de)(de)(de)(de)變軌(gui)策(ce)(ce)略逐次抬(tai)升軌(gui)道(dao)，即(ji)可在預定(ding)時間內(nei)追上(shang)空(kong)間站。因此(ci)，入(ru)軌(gui)點(dian)(dian)是(shi)對(dui)兩飛(fei)行器(qi)相對(dui)關(guan)系(xi)（高(gao)度差(cha)(cha)與位置差(cha)(cha)）的(de)(de)(de)(de)(de)設計。不(bu)同(tong)(tong)的(de)(de)(de)(de)(de)相對(dui)關(guan)系(xi)需要采取不(bu)同(tong)(tong)的(de)(de)(de)(de)(de)變軌(gui)策(ce)(ce)略進行追蹤，某一特(te)定(ding)的(de)(de)(de)(de)(de)相對(dui)關(guan)系(xi)也(ye)可以(yi)有不(bu)同(tong)(tong)的(de)(de)(de)(de)(de)追蹤策(ce)(ce)略——就相(xiang)同的追蹤距離而言，在更低軌道(dao)上的飛行時間占比越(yue)大，追蹤越(yue)快，交會總時長越(yue)短。

2、遠(yuan)距離追(zhui)蹤與近距離接(jie)近

相距較遠時(shi)(shi)(shi)，工程分別對飛(fei)(fei)船(chuan)和空間站的(de)軌(gui)道進(jin)行(xing)測定，獨立確(que)定各自(zi)的(de)軌(gui)道，基于(yu)此(ci)制定變軌(gui)策(ce)略。其(qi)實時(shi)(shi)(shi)軌(gui)道可以(yi)由地面站進(jin)行(xing)測定和預測，也可以(yi)通過(guo)飛(fei)(fei)行(xing)器(qi)上的(de)衛星導航數據獲得。北斗全(quan)球(qiu)導航的(de)應用，使得精確(que)實時(shi)(shi)(shi)的(de)軌(gui)道測定成為可能。距離足夠(gou)近，兩(liang)個(ge)飛(fei)(fei)行(xing)器(qi)能夠(gou)“呼應”彼(bi)此了，就能通(tong)過飛船上(shang)安裝(zhuang)的(de)測量設(she)備（雷達(da)、光(guang)(guang)學測量設(she)備等）以(yi)及(ji)空(kong)間站上(shang)相應(ying)配置的(de)合(he)作目標(biao)（應(ying)答機、光(guang)(guang)學靶標(biao)等）獲(huo)得二(er)者(zhe)間的(de)相對(dui)位置和(he)速度。

3、偏(pian)差修正與約束(shu)條件(jian)

從火(huo)箭發射入軌到(dao)兩個飛行(xing)器追蹤接近(jin)，步步有(you)序。而在實際飛行(xing)中，每一步都可能(neng)產生(sheng)誤差。因(yin)此，飛行(xing)軌道控制(zhi)規劃(hua)需(xu)要預留軌道修正(zheng)的(de)(de)時機，根據實際偏(pian)差情況進行(xing)實時計算(suan)、并決(jue)定是否實施修正(zheng)。而所有(you)階段的(de)(de)測量和計算(suan)誤差都會轉化為軌控參數的(de)(de)誤差，并且與(yu)變軌執行(xing)偏(pian)差疊(die)加，體(ti)現在軌控后的(de)(de)飛行(xing)狀態中。

4、交會需(xu)要停泊點

空間(jian)站沿圓(yuan)軌道飛行(xing)。飛船(chuan)追蹤過程(cheng)中，若通(tong)過變(bian)軌達到空間(jian)站后方同軌道高度的圓(yuan)軌道上，則兩飛行(xing)器相對(dui)距(ju)離和速度保持不變(bian)，飛船(chuan)相對(dui)于空間(jian)站來說就“停泊”了。這樣的停泊是由軌道規律保證的，即被動安全：只要不(bu)做動作，就沒(mei)有相撞風(feng)險(xian)。

載人飛船如何與空間站對接

1、對接初始(shi)條件

交(jiao)(jiao)會(hui)(hui)的(de)(de)(de)(de)終(zhong)點(dian)就(jiu)是對接(jie)的(de)(de)(de)(de)起點(dian)。此時，飛船相(xiang)對于(yu)空(kong)間站的(de)(de)(de)(de)橫向(xiang)位置與速度(du)(du)、三軸姿態(tai)與角速度(du)(du)都盡可能接(jie)近零，只有軸向(xiang)飛行(xing)方(fang)向(xiang)保持(chi)預先設(she)計(ji)的(de)(de)(de)(de)接(jie)近速度(du)(du)。工程以這(zhe)些(xie)參數的(de)(de)(de)(de)狀態(tai)作為對接(jie)開始的(de)(de)(de)(de)條件。此條件對于(yu)飛行(xing)控(kong)制系(xi)統而(er)言是交(jiao)(jiao)會(hui)(hui)控(kong)制目標，對于(yu)對接(jie)系(xi)統則(ze)是要適應的(de)(de)(de)(de)初始范圍(wei)。從系(xi)統全局來看，交(jiao)(jiao)會(hui)(hui)終(zhong)點(dian)精度(du)(du)越(yue)高越(yue)好(hao)，而(er)對接(jie)機構的(de)(de)(de)(de)容差范圍(wei)則(ze)越(yue)大越(yue)好(hao)，這(zhe)也是系(xi)統設(she)計(ji)指標在進行(xing)分配時需(xu)要留(liu)余量的(de)(de)(de)(de)界面。

2、從單航天器(qi)到組合體

（1）接(jie)觸、接(jie)納和幾何位置校正

交會(hui)飛行完成(cheng)時，飛船和(he)空間(jian)站的位置(zhi)、相(xiang)對(dui)速度、相(xiang)對(dui)姿態、角(jiao)速度都是(shi)一(yi)致的，也就是(shi)說，對(dui)正(zheng)(zheng)了。但偏差仍然存在，因此(ci)，兩個(ge)飛行器(qi)的對(dui)接機構相(xiang)互(hu)接觸后(hou)，第一(yi)件事就是(shi)消除初始偏差，讓雙方(fang)的機械裝置(zhi)相(xiang)互(hu)接納(na)，并且校正(zheng)(zheng)相(xiang)互(hu)的位置(zhi)關系(xi)，實(shi)現完完全(quan)全(quan)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）緩沖并消(xiao)耗碰撞能量(liang)

高速(su)飛行(xing)的大質量(liang)航天器，即使(shi)以較小速(su)度相互(hu)接(jie)觸，沖擊能量(liang)也是相當(dang)可觀的。飛船和空間站中至少一(yi)方需要配置緩沖和耗(hao)能裝置，減緩沖擊過載(zai)，耗(hao)散或吸(xi)收撞(zhuang)擊能量(liang)。

（3）機械連(lian)接

兩(liang)個航天(tian)器(qi)接(jie)觸(chu)的(de)(de)碰撞能(neng)量被緩沖、吸收之后(hou)(hou)，兩(liang)對接(jie)端(duan)面被拉(la)近、靠攏，然后(hou)(hou)通(tong)過(guo)機械鎖系(xi)(xi)剛(gang)性連接(jie)為(wei)一(yi)體。除(chu)了要保(bao)證(zheng)(zheng)足夠的(de)(de)連接(jie)剛(gang)度和(he)承載能(neng)力，對于載人(ren)航天(tian)器(qi)，還要實現兩(liang)航天(tian)器(qi)間(jian)的(de)(de)密封(feng)(feng)，以保(bao)證(zheng)(zheng)人(ren)員能(neng)夠通(tong)過(guo)兩(liang)個航天(tian)器(qi)的(de)(de)對接(jie)通(tong)道往來。與緩沖系(xi)(xi)統的(de)(de)配(pei)置原則類似，飛船一(yi)側通(tong)常配(pei)置橡(xiang)膠密封(feng)(feng)圈，空(kong)間(jian)站一(yi)側配(pei)置金屬密封(feng)(feng)面。

載人飛船為什么要對接空間站

由(you)于科(ke)學研究的(de)需要，空間站的(de)尺寸十(shi)分巨大(da)。例如(ru)，“國際空間站”由(you)航天(tian)員居(ju)住艙(cang)(cang)、實驗(yan)艙(cang)(cang)、服(fu)務艙(cang)(cang)、對接過渡艙(cang)(cang)、桁架、太陽(yang)翼等部分組成(cheng)，長109米，寬（含翼展）73米，總質量約420噸(dun)。無論是(shi)什(shen)么型號的(de)運載火(huo)箭，都不可能(neng)一(yi)次把數(shu)百噸(dun)的(de)空間(jian)站運送到軌道上，所以只能(neng)將各(ge)艙段分批(pi)發射，然后在太空利用交會對接技(ji)術搭(da)建(jian)起(qi)來。所以交會對接技(ji)術是(shi)建(jian)設空間(jian)站的(de)基礎。

在其(qi)他太空活動中(zhong)，比(bi)如為長期在軌(gui)道(dao)上運(yun)行的(de)(de)(de)(de)空間(jian)站運(yun)送航(hang)(hang)天員和提供物資補給，或在軌(gui)航(hang)(hang)天器之間(jian)的(de)(de)(de)(de)互(hu)訪、物資轉運(yun)或緊急救生(sheng)等，也要用(yong)到(dao)交會(hui)對接技術。在未來的(de)(de)(de)(de)深空探測等航(hang)(hang)天活動中(zhong)，交會(hui)對接技術同樣是不可(ke)或缺(que)的(de)(de)(de)(de)。

航天(tian)(tian)器(qi)的(de)交會(hui)對接(jie)是(shi)指兩個(ge)航天(tian)(tian)器(qi)在空(kong)(kong)(kong)(kong)間(jian)軌道(dao)上(shang)會(hui)合，并(bing)在結構(gou)上(shang)連成一個(ge)整體的(de)技術(shu)，是(shi)實現空(kong)(kong)(kong)(kong)間(jian)站、航天(tian)(tian)飛機、太空(kong)(kong)(kong)(kong)平臺和空(kong)(kong)(kong)(kong)間(jian)運輸系統等的(de)空(kong)(kong)(kong)(kong)間(jian)裝配、回收、補給、維修、航天(tian)(tian)員交換及(ji)營救等在軌服務(wu)的(de)先決條件。