美蘇5大航天器的交會對接 _航天器

什么是航天器交會對接
航天器交會對接是指兩個航天器(宇宙飛船、航天飛機等)在太空軌道上交會對接，合并成在結構上連成一體的航天器的過程。1966年3月16日，美國航天員乘坐"雙子星座8號"飛船，手動操作交會過程，與無人"阿金納"目標飛行器對接，實現了兩個航天器之間的首次交會對接。1967年10月30日，蘇聯飛船"宇宙186"與"宇宙188"完成了首次自動交會對接。空間交會對接是載人航天三大基本技術之一，在很多空間活動中都會用到這項技術。例如，可以在近地軌道組裝大型空間站，組裝飛往月球、火星等外天體的飛行器，可以為空間站運送航天員和物資，可以實現航天器在軌服務、應急救援等。

蘇聯航天員沙塔洛夫在示意“聯盟”5號與“聯盟”4號的對接過程

"雙子星座"8號飛船與無人"阿金納"目標飛行器對接

"雙子星座"8號飛船

“雙子星座”8號飛船的指令艙

“雙子星座”6號拍下的“雙子星座”7號在地球上方的軌道上的圖片
【美蘇5大航天器的交會對接】

“亞特蘭蒂斯”號航天飛機與“和平”空間站交會對接
歷史上第一次兩艘載人飛船空間對接
1969年1月16日，載有航天員沙塔洛夫的“聯盟”4號飛船與載有航天員沃雷諾夫、葉利謝耶夫和赫魯諾夫的“聯盟”5號對接成功，第一次實現兩艘載人飛船在太空對接。共對接了4小時35分鐘。對接后，“聯盟”5號的兩名航天員經過1小時的艙外活動，轉移到“聯盟”4號上。
歷史上第一次兩個航天器之間的交會對接
1966年3月16日，美國航天員阿姆斯特朗和斯科特乘坐“雙子星座”8號飛船，手動操作交會過程，與無人“阿金納”目標飛行器對接，實現了兩個航天器之間的首次交會對接。
對接后，飛船猛烈滾動旋轉，阿姆斯特朗不得不將飛船與“阿金納”分開。但飛船仍在滾動，改用手動控制，才使飛船穩定下來。后查明是因人為扳錯開關造成姿控系統故障。為確保安全，飛船緊急返回。
歷史上第一次有人空間交會
1965年12月15日，美國“雙子星座”6號和7號飛船在航天員參與下，實現了世界上第一次有人空間交會。這兩艘飛船在不同軌道上并列飛行，兩艘飛船的間距保持在1.83至 3.05米之間，距離地球達312公里。
這次交會是由乘坐“雙子星座”6號的小華爾特 P 希拉與湯姆斯 P 斯塔福德與乘坐“雙子星座”7號的弗蘭克鮑曼與小詹姆斯 A 路維爾進行的。
“雙子星座號”7號于12月4日在卡納維拉爾發射后， “雙子星座”6號于12月15日上午8時27分發射，此時7號正在其上空飛過。在第一軌道的端點6號點燃一個燃燒18秒的火箭，使它朝7號較高的軌道接近。“雙子星座”6號駕駛員希拉在以后的兩個圈中重復操作了幾次。交會是在第四圈上進行的，這時他們正在太平洋上空。4小時以后，6號降到較低的軌道上，并于12月16日返回地球；7號在軌道上飛行三天后返回地球。
歷史上第一次自動交會對接
1967年10月30日，蘇聯發射“宇宙”188號無人飛船。飛行49圈時與“宇宙”186號飛船在太空實現自動對接。對接飛行了3.5小時，船上電視攝像機拍攝了對接過程圖像。兩艘飛船還于10月31日、11月2日各自分離出一個密封回收艙返回地面。“宇宙”186與“宇宙”188完成了蘇聯首次自動交會對接。
航天飛機首次與空間站交會對接
1995年6月29日，美國航天飛機“亞特蘭蒂斯”號順利地與太空運行的俄羅斯“和平”號空間站對接成功。
盡管俄羅斯在其“聯盟”號飛船與空間站方面已積累了70 多次交會對接的實踐經驗，但是對于美國航天飛機來說, 只有多次與軌道上的衛星進行空間交會的經驗，從未與任何航天器進行過對接。并且此次對接涉及兩個國家，無論是技術風險, 還是政治風險都是很大的。因此，“亞特蘭蒂斯”號航天飛機使用了俄羅斯研制的對接機構。俄制的對接機構經過了數十次空間飛行的考驗, 技術上相當成熟, 可靠性也很高。
根據設計計算, “亞特蘭蒂斯”號航天飛機與“和平”空間站在對接時的相對速度不得大于0.03米/秒。實際上, 這兩個各重100多噸的航天器本身正在軌道上以7678米/秒高速運行。為實現對接，速度控制精度要達到。為此，在對接過程中盡量利用了軌道動力學原理使航天飛機自然減速, 而不用或少用反作用推力器, 以免噴氣羽流污染和平號上的光學鏡頭等敏感部位。
在對接過程中, “亞特蘭蒂斯”號必須精確保持在以“和平”號(“晶體”艙)對接口中心為頂點的一個想象的圓錐形對接走廊內。當兩航天器相距76米時, 錐體直徑為21米；當距離為9米時, 錐體直徑為1.5米; 到達對接瞬時, 只允許有7.62 厘米的橫向偏差。為了保證航天飛機處于錐形對接走廊內, 必須精確控制與空間站的相對速度, 設計要求接近時相對速度不得大于0.06米/秒,而實際上，相對速度控制在了0.03米/秒以下。
造成對接技術難度大的另一個原因是，允許的對接窗口的時間非常短, 只有兩分鐘。空間交會對接需要在地面站控制指揮下進行, “亞特蘭蒂斯”號與“和平”號對接時, 正處在俄羅斯位于亞洲的一個地面站上空。這個地面站能夠跟蹤測控兩航天器的時間只有2 分鐘。除了對兩航天器的對接機構中心線的橫向偏差要求不大于7.62厘米外, 對兩中心線的平行度偏差也要求不大于。
“亞特蘭蒂斯”號與“和平”號對接的實際操作由機長吉布森負責執行。駕駛員C·普列考特則不斷通過機載激光測距雷達和計算機運算, 提供航天飛機相對于空間站的瞬時位置、速度和姿態等數據。當“亞特蘭蒂斯”號的對接機構與“和平”號的對接機構一旦接觸, 航天飛機就自動打開推力器噴氣2.7秒, 推動兩對接機構壓緊并鎖定。接著, 航天飛機上的航天員檢查對接部分的密封性, 在對各關鍵部位進行壓力檢測, 確認兩航天器在結構上完全嚙合時, 才打開溝通兩航天器的通道，讓航天飛機上的航天員全部進入空間站。
為了完成這次歷史性的空間對接任務，美國航天員作了大量的準備工作。機長吉布森在地面約翰遜空間飛行中心的交會對接模擬裝置上進行過多次模擬操作; 駕駛員進行過1000 小時以上的模擬操作; 所有“亞特蘭蒂斯”號上的5名美國機組人員也都在模擬裝置上受過500多小時的飛行訓練。

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