載人飛船怎么和空間站交會

1、入軌與(yu)追(zhui)蹤

入軌(gui)點，就是(shi)將飛(fei)船送至與空間(jian)站處(chu)于同一(yi)軌(gui)道面、且(qie)在(zai)(zai)其后(hou)下方的(de)特定點，則后(hou)續飛(fei)船按(an)照規劃好的(de)變軌(gui)策(ce)略(lve)逐次抬(tai)升軌(gui)道，即可在(zai)(zai)預定時間(jian)內追(zhui)(zhui)(zhui)上空間(jian)站。因此，入軌(gui)點是(shi)對(dui)兩飛(fei)行(xing)器相對(dui)關系（高度差(cha)與位置差(cha)）的(de)設計。不同的(de)相對(dui)關系需(xu)要采取不同的(de)變軌(gui)策(ce)略(lve)進行(xing)追(zhui)(zhui)(zhui)蹤，某一(yi)特定的(de)相對(dui)關系也可以有不同的(de)追(zhui)(zhui)(zhui)蹤策(ce)略(lve)——就(jiu)相(xiang)同的(de)(de)追(zhui)蹤(zong)距離而(er)言，在更低(di)軌道上的(de)(de)飛行時間(jian)占比越(yue)大，追(zhui)蹤(zong)越(yue)快，交會總時長越(yue)短。

2、遠距離(li)(li)追蹤與近距離(li)(li)接近

相距較遠(yuan)時，工程分別對飛船(chuan)和空間站的(de)(de)(de)軌(gui)(gui)道(dao)(dao)進(jin)行(xing)測定(ding)(ding)，獨(du)立確定(ding)(ding)各自的(de)(de)(de)軌(gui)(gui)道(dao)(dao)，基于此制定(ding)(ding)變軌(gui)(gui)策略。其(qi)實(shi)時軌(gui)(gui)道(dao)(dao)可以由地(di)面站進(jin)行(xing)測定(ding)(ding)和預測，也(ye)可以通(tong)過飛行(xing)器上的(de)(de)(de)衛星導航數據獲得。北斗全球(qiu)導航的(de)(de)(de)應用(yong)，使(shi)得精(jing)確實(shi)時的(de)(de)(de)軌(gui)(gui)道(dao)(dao)測定(ding)(ding)成為可能。距離足夠近，兩個飛行(xing)器能夠“呼應”彼(bi)此(ci)了，就能通過飛船上安裝(zhuang)的(de)測量(liang)設備（雷達(da)、光(guang)學測量(liang)設備等）以及(ji)空間站上相應(ying)(ying)配置的(de)合作(zuo)目標（應(ying)(ying)答(da)機、光(guang)學靶標等）獲(huo)得二者間的(de)相對位(wei)置和速度。

3、偏差修正(zheng)與約束(shu)條件(jian)

從火箭發射(she)入軌(gui)到兩個飛(fei)行器追(zhui)蹤接近，步步有序。而在(zai)實(shi)(shi)際(ji)(ji)飛(fei)行中，每一步都可能產生誤差(cha)。因此(ci)，飛(fei)行軌(gui)道(dao)控制規劃(hua)需要預(yu)留(liu)軌(gui)道(dao)修正(zheng)的(de)時(shi)(shi)機，根據實(shi)(shi)際(ji)(ji)偏(pian)差(cha)情況進行實(shi)(shi)時(shi)(shi)計算、并決定是否實(shi)(shi)施修正(zheng)。而所有階(jie)段的(de)測量和(he)計算誤差(cha)都會(hui)轉化為軌(gui)控參數的(de)誤差(cha)，并且與變軌(gui)執行偏(pian)差(cha)疊加，體(ti)現(xian)在(zai)軌(gui)控后的(de)飛(fei)行狀態中。

4、交會需要停泊點(dian)

空(kong)間站(zhan)沿(yan)圓(yuan)軌(gui)道(dao)飛行。飛船(chuan)追蹤(zong)過(guo)(guo)程中，若通過(guo)(guo)變(bian)軌(gui)達到空(kong)間站(zhan)后方(fang)同軌(gui)道(dao)高(gao)度(du)的(de)圓(yuan)軌(gui)道(dao)上(shang)，則(ze)兩飛行器相對距離和速(su)度(du)保持(chi)不(bu)變(bian)，飛船(chuan)相對于空(kong)間站(zhan)來說(shuo)就“停泊”了。這(zhe)樣的(de)停泊(bo)是由軌道規律保證的(de)，即被動安(an)全：只要不做動作，就(jiu)沒有相撞風(feng)險。

載人飛船如何與空間站對接

1、對接初始條件

交(jiao)(jiao)會的(de)(de)(de)終(zhong)點(dian)就是(shi)(shi)對(dui)(dui)接的(de)(de)(de)起點(dian)。此時，飛船相對(dui)(dui)于(yu)空間站(zhan)的(de)(de)(de)橫(heng)向位置與(yu)速度(du)、三軸(zhou)姿態與(yu)角速度(du)都盡可能接近零，只有軸(zhou)向飛行(xing)方向保持預先設(she)計(ji)的(de)(de)(de)接近速度(du)。工程(cheng)以這(zhe)些參(can)數的(de)(de)(de)狀態作為對(dui)(dui)接開始的(de)(de)(de)條件。此條件對(dui)(dui)于(yu)飛行(xing)控(kong)制系(xi)(xi)統(tong)而(er)言是(shi)(shi)交(jiao)(jiao)會控(kong)制目標(biao)，對(dui)(dui)于(yu)對(dui)(dui)接系(xi)(xi)統(tong)則是(shi)(shi)要適(shi)應的(de)(de)(de)初始范圍。從系(xi)(xi)統(tong)全(quan)局來看，交(jiao)(jiao)會終(zhong)點(dian)精度(du)越高越好，而(er)對(dui)(dui)接機構的(de)(de)(de)容差(cha)范圍則越大越好，這(zhe)也是(shi)(shi)系(xi)(xi)統(tong)設(she)計(ji)指標(biao)在(zai)進(jin)行(xing)分(fen)配(pei)時需要留(liu)余量的(de)(de)(de)界(jie)面。

2、從單航天(tian)器到(dao)組合體

（1）接(jie)(jie)觸(chu)、接(jie)(jie)納和幾何位置校(xiao)正

交會飛(fei)行完成時，飛(fei)船和(he)空間(jian)站的(de)位置、相(xiang)對速(su)度(du)、相(xiang)對姿態、角速(su)度(du)都是(shi)一(yi)致的(de)，也(ye)就是(shi)說，對正了。但偏差仍然(ran)存在，因此，兩個飛(fei)行器(qi)的(de)對接(jie)機(ji)構(gou)相(xiang)互接(jie)觸后，第(di)一(yi)件事就是(shi)消除初始(shi)偏差，讓雙方的(de)機(ji)械裝(zhuang)置相(xiang)互接(jie)納(na)，并(bing)且校正相(xiang)互的(de)位置關系(xi)，實現(xian)完完全全的(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(xiao)耗碰撞能量

高速(su)飛行的大(da)質(zhi)量(liang)航(hang)天器，即(ji)使以較小速(su)度相(xiang)互接(jie)觸，沖(chong)擊(ji)(ji)能量(liang)也是相(xiang)當可觀的。飛船和空間站中(zhong)至少(shao)一方需要配置緩(huan)沖(chong)和耗能裝置，減緩(huan)沖(chong)擊(ji)(ji)過載，耗散或(huo)吸收撞(zhuang)擊(ji)(ji)能量(liang)。

（3）機械(xie)連接

兩個航天器接(jie)觸的(de)碰撞能(neng)量被緩(huan)沖(chong)、吸(xi)收之后(hou)，兩對(dui)(dui)接(jie)端面被拉近、靠攏，然后(hou)通過機械鎖系剛(gang)性(xing)連(lian)接(jie)為一(yi)體。除了要(yao)保證足夠的(de)連(lian)接(jie)剛(gang)度(du)和承載(zai)能(neng)力，對(dui)(dui)于載(zai)人(ren)航天器，還(huan)要(yao)實(shi)現兩航天器間(jian)的(de)密封，以保證人(ren)員能(neng)夠通過兩個航天器的(de)對(dui)(dui)接(jie)通道往來。與緩(huan)沖(chong)系統的(de)配置原(yuan)則類似，飛船(chuan)一(yi)側通常配置橡膠密封圈，空間(jian)站一(yi)側配置金屬密封面。

載人飛船為什么要對接空間站

由于(yu)科學研究的(de)需(xu)要，空間站的(de)尺寸十分巨大(da)。例如，“國際(ji)空間站(zhan)”由航天(tian)員居住(zhu)艙(cang)、實(shi)驗艙(cang)、服(fu)務艙(cang)、對接過渡艙(cang)、桁架、太陽翼等部分組成，長109米(mi)，寬(kuan)（含(han)翼展）73米，總質量約(yue)420噸。無論是(shi)什么型(xing)號的運(yun)載火箭(jian)，都不可能一次把數百噸的空間站運(yun)送到軌道上，所以(yi)只(zhi)能將各艙段分批發射，然后在太(tai)空利(li)用交(jiao)會對接(jie)技術搭(da)建(jian)起來。所以(yi)交(jiao)會對接(jie)技術是(shi)建(jian)設空間站的基(ji)礎。

在(zai)(zai)其他太空(kong)活(huo)動(dong)中，比如為長期在(zai)(zai)軌(gui)道上運(yun)行的(de)空(kong)間站運(yun)送航天員(yuan)和提(ti)供物(wu)資補給，或(huo)在(zai)(zai)軌(gui)航天器(qi)之間的(de)互訪、物(wu)資轉運(yun)或(huo)緊急救生等，也(ye)要(yao)用到交會(hui)對接技術。在(zai)(zai)未來的(de)深空(kong)探(tan)測等航天活(huo)動(dong)中，交會(hui)對接技術同(tong)樣(yang)是不可或(huo)缺(que)的(de)。

航天(tian)器(qi)的交會對(dui)接是指兩個(ge)航天(tian)器(qi)在(zai)空間軌道上會合，并在(zai)結構上連成一個(ge)整體的技術，是實現(xian)空間站、航天(tian)飛機(ji)、太空平臺(tai)和空間運輸系統等的空間裝配、回收、補給、維修、航天(tian)員交換及營救(jiu)等在(zai)軌服務的先決條件(jian)。