飞船的交会与对接技术都谁会？

2025-02-07 06:04:56

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回答1：

载人航天飞船的成功发射和安全返回，是人类掌握空间技术的伟大胜利。但是人类要在空间有所作为，必须发展以飞船在空间交会、对接为基本内容的在轨技术。那么两艘飞船在空间运行，怎样才能进行交会对接呢?必须具备两个基本条件：

第一，两艘飞船在茫茫太空，能互相寻得着；第二，两艘飞船中至少有一艘拥有变轨发动机，能产生动力改变其轨道。

如果在空间轨道上已有一艘飞船在运行，地面要发射一艘飞船与之交会和对接，其过程是这样的：地面跟踪雷达站首先要精确测量空间飞船的轨道，然后根据这个轨道选择待发飞船的发射时间和最靠近空间飞船的运行轨道。待发飞船应在规定时间内追上它。按照所选择的发射时间，把第二艘飞船送入与第一艘飞船同一轨道面和相近高度的轨道，接着根据地面跟踪站的指令，启动姿态控制和机动飞行变轨火箭发动机，逐步改变轨道并向第一艘飞船接近。

确定距离时，飞船就启用船上自带的交会用探索雷达，用电磁波进行空间搜索。当搜索到空间那艘飞船时，自动转入对它的跟踪，同时通过飞船自载的自动驾驶仪把飞船导向已在轨的空间飞船。当两飞船的距离近到只有数十千米时，航天员已能看到目标飞船上高强度灯光信标，于是可转用光学跟踪仪对目标飞船跟踪并向对方进一步靠拢。如果两艘飞船之间的距离小到20~30米时，就认为两船已完成空间交会任务了。接着就可进行对接。这时航天员应调整飞船的姿态，使其对接舱对准目标飞船的对接舱的接合环，启动机动火箭发动机以实现对接。对接时两飞船的相对速度很小，一般横向不超过0?1米/秒，纵向不大于5米/秒。

飞船在地球轨道上高速运行，对飞船的操纵、控制和指挥都十分复杂，要采取循序渐进的方法来进行交会、对接和变轨飞行。目前美、俄两国掌握空间飞船的对接技术已经非常成熟。例如，“和平”号航天站主体舱和多种专用舱飞船进行自动对接，组成了轨道复合体。“联盟”号载人飞船和“进步”号货运飞船还定期和该复合体进行对接，运送轮班航天员和各种货物，实际上使该复合体变成了一个太空实验基地。据分析，飞船在空间轨道的交会对接技术，在推动空间技术的发展方面的作用是无限的，可以用它来组建太空村镇和城市。

熟练掌握以飞船空间对接交会为主要内容的空间在轨技术，包括航天员空间长期飞行和到开放空间活动、多艘飞船在空间编队飞行、两航天站之间穿梭摆渡飞行等，是空间技术发展的高级阶段。

1986年3月13日，前苏联“联盟T-15”号飞船载着航天员列·基齐姆和弗·索洛维夫进入地球轨道后，连续实现了一系列在轨技术。3月15日首先与“和平”号航天站对接，两名航天员对航天站进行了调试，并且卸下了“进步25”号和“26”号两艘货运飞船送来的仪器和其他物质。5月5日，“联盟T-15”号飞船与“和平—进步26”号复合体脱离对接，好像是一辆太空公共汽车，又载着这两名航天员飞向“礼炮7”号航天站。5月6日与“礼炮7—宇宙1686”号复合体对接。航天员进入该复合体，执行了多项考察和科学实验任务，并且多次来到开放空间，试验在太空组装大型结构的方法。直到6月25日，“联盟T-15”号飞船与“礼炮7—宇宙1686”号复合体脱离对接。带着部分科学仪器，两航天员又乘飞船回航“和平”号航天站，27日与“和平”号航天站对接并继续对航天站的结构部件和各系统进行全面试验，安装了从“礼炮7—宇宙1686”号复合体运来的和两艘货运渡船送来的仪器和设备。时至7月16日，“联盟T-15”号飞船又与“和平”号复合体脱离对接，结束历时4个月的太空穿梭飞行、运输安装和太空考察、科学试验任务，载着两名航天员回到地面。这次太空航行，大大丰富和发展了空间在轨技术的内容，其经验有利于载人空间技术的发展，对于今后在轨道建造大型结构物，例如建造空间平台、空间工厂和大型空间太阳能电站以及建设大型空间人类居住地，都是不可缺少的；对于处于危险之中的航天飞船、航天站或其他飞行器的乘员提供救援帮助，也是十分重要的。

“阿波罗”及“联盟”号飞船的对接

根据1972年签字的空间探索进行合作的双边协议，1975年7月，美、苏两国航天员分别乘“阿波罗”号和“联盟”号飞船进行首次太空对接试验。美方参加的有“阿波罗”飞船指令长汤姆逊·史坦福、航天员多纳尔特·史拉通和万斯·勃朗特；苏方参加的是“联盟”号飞船指令长阿列克赛·列沃诺夫和航天员万来列·库巴索夫。

这次太空对接是两个航天大国从自己的利益和彼此需要出发认真进行的一次合作。主要目的是要看一看，两国的载人航天飞船是否能在空间进行对接和怎样才能进行对接，这对轨道救援工作有重大意义；其次还希望共同在空间物理学、材料科学、医学与生物学等方面做一些科学技术试验，双方都想从试验中获益。

由于美国和前苏联是完全独立地发展自己的载人航天飞船的，双方还希望通过对接的机会，实地考察一下对方的飞船技术状况，这无疑是有极大好处的。要合作，就必须让对方在一定程度上了解自己，这对竞争来说则是不利的，所以在对接成功之后，其中有一方考虑到技术保密，中止了继续进行空间合作的协议。

“阿波罗”号与“联盟”号飞船，要在空间轨道上实现对接，不是一件易事，曾面临许多棘手的技术问题：

首先，要进行对接，就意味着两飞船在太空应能互相找得着对方。

其次，要确定空间两飞船交会坐标。然而，“阿波罗”号和“联盟”号两飞船的雷达搜索和集合系统实际上是不相容的。两飞船的对接舱，总的说来也是不同的。两艘飞船舱内航天员生命所必需的大气更是互不兼容：“阿波罗”飞船用的是一个260毫米水银柱压力的纯氧大气层；而“联盟”号拥有压力为760毫米水银柱正常的地球大气。单是这个问题就排除了两国航天员简单地从一艘飞船进入另一艘飞船作互访的可能性。

在弹道专家面前也有着一些困难。例如，前苏联的专家在他们的计算中使用的坐标系统和美国专家用的坐标系统是不一样的；莫斯科的飞船地面测控中心工作时用莫斯科时间，而设在美国休斯敦的中心则是使用飞行时间，也就是飞船发射时刻起始的时间；前苏联的科学家度量用米制单位，而美国使用传统的英制单位。所有这些问题是怎样解决的?参加对接试验的“阿波罗”和“联盟”号飞船基本结构变动都不大，为解决两艘飞船座舱内大气环境的不同，专门设计了一个对接过渡舱作为两船的过渡段。它是一个长3?15米、直径约1?42米的由厚铝板构成的圆柱体，两端分别可以与两艘飞船对接，两船对接好后它便构成航天员互访时的通道。过渡舱外带有两个气瓶，舱内设有无线电通信和电视设备、温度控制系统以及显示大气成分和压力的设备等。两飞船完成对接后，航天员互访是这样进行的：首先，两名美国航天员(另一名留在“阿波罗”座舱内)进入对接过渡舱，经25分钟，舱内转变为一个大气压的普通空气之后，两人便进入“联盟”号访问。访问约数小时之后，他们再回到对接过渡舱。为了防止低压症，两个人要在一个大气压的条件下，在这里呼吸纯氧2个小时，用以排除血液中的氮气，再经25分钟，舱内气压转变为0?35个大气压纯氧，然后才回到“阿波罗”号飞船的座舱。第二天，一名前苏联航天员(另一名留在“联盟”号内)仿此程序进行回访。至此，互访就算完成了。

对接中的所有其他技术问题，在美苏两国所有参与对接人员的友好和通力合作下，都获很好解决。“阿波罗”号和“联盟”号飞船的空间对接取得完满成功。“联盟”号前苏联航天员、指令长阿列克赛·列沃诺夫对于这次太空对接回忆说：“对准另一个国家的飞船进行对接、提高太空安全、准备宇宙探索中的伟大合作，所有这些和创造性的崇高工作鼓舞着两个国家的专家队以及所有参加‘阿波罗—联盟’号对接试验计划的人们去克服一切困难。”

知识点

航天飞机是如何变轨的

航天飞机在圆轨道上稳定运行时，地球的引力正好提供了航天飞机所需的向心力。如果航天飞机的尾部变轨发动机向后喷气，由于反作用力，航天飞机的速度会增大。然后关闭发动机。由于速度已经增大，此时所需的向心力增大，地球的引力就不够了，航天飞机不能再保持原先的圆轨道，被甩向更高的轨道。

同理，当航天飞机尾部朝前喷气时，航天飞机会瞬时减速。当速度降低后，地球对航天飞机的引力显然就过剩了，航天飞机被吸向地球，最后，航天飞机在较低的轨道上运行。

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