空間交會對接

空間交會對接，簡稱交會對接，是指兩個航天器(宇宙飛船、航天飛機等)在空間軌道上會合并在結構上連成一個整體的技術，它是實現(xiàn)航天站、航天飛機、太空平臺和空間運輸系統(tǒng)的空間裝配、回收、補給、維修、航天員交換及營救等在軌道上服務的先決條件。

過程

在交會對接過程中，追蹤飛行器的飛行可以分為以下四個階段：

遠程導引段：在地面測控的支持下，追蹤飛行器經過若干次變軌機動，進入到追蹤航天器上的敏感器能捕獲目標飛行器的范圍(一般為15～100千米)。

近程導引段：追蹤飛行器根據(jù)自身的微波和激光敏感器測得的與目標飛行器的相對運動參數(shù)，自動引導到目標飛行器附近的初始瞄準點(距目標飛行器0.5～1千米)。

最終逼近段：追蹤飛行器首先捕獲目標飛行器的對接軸，當對接軸線不沿軌道飛行方向時，要求追蹤飛行器在軌道平面外進行繞飛機動，以進入對接走廊，此時兩個飛行器之間的距離約100米，相對速度約1～3米/秒。

對接?？慷危鹤粉欙w行器利用由攝像敏感器和接近敏感器組成的測量系統(tǒng)精確測量兩個飛行器的距離、相對速度和姿態(tài)，同時啟動小發(fā)動機進行機動，使之沿對接走廊向目標最后逼近。在對接前關閉發(fā)動機，以0.15～0.18米/秒的?？克俣扰c目標相撞，最后利用栓-錐或異體同構周邊對接裝置的抓手、緩沖器、傳力機構和鎖緊機構使兩個飛行器在結構上實現(xiàn)硬連接，完成信息傳輸總線、電源線和流體管線的連接。

方式

交會對接飛行操作，根據(jù)航天員介入的程度和智能控制水平可分為手控、遙控和自主3種方式。

類型

航天器空間交會對接技術的實施必須由高級控制系統(tǒng)來完成，根據(jù)航天員及地面站的參與程度可將控制方式劃分為如下四種類型：

（1）遙控操作：追蹤航天器的控制不依靠航天員，全部由地面站通過遙測和遙控來實現(xiàn)，此時要求全球設站或者有中繼衛(wèi)星協(xié)助。

（2）手動操作：在地面測控站的指導下，航天員在軌道上對追蹤航天器的姿態(tài)和軌道進行觀察和判斷，然后動手操作。這是目前比較成熟的方法。

（3）自動控制：不依靠航天員，由船載設備和地面站相結合實現(xiàn)交會對接。該控制方法亦要求全球設站或有中繼衛(wèi)星協(xié)助。

（4）自主控制：不依靠航天員與地面站，完全由船上設備自主實現(xiàn)交會對接。

從本質上說，上述分類可歸結為人工控制方式或自動控制方式。迄今為止，美國較多應用人控方式，而前蘇聯(lián)/俄羅斯則主要采用自控。

其中，自主交會對接由于敏感器和控制器(計算機)的作用，一般都反應迅速而準確。自主交會對接系統(tǒng)比較復雜，而且技術上難度較大。前蘇聯(lián)已經進行了多次實驗，并且獲得成功。隨著今后計算機和空間機器人迅速的發(fā)展，自主交會對接是今后發(fā)展的方向。

自動和自主會對接最關鍵的技術是測量方法和敏感器。由于交會對接各階段測量范圍和精度不同，需要采用多種測量方法和敏感器，很難用一種敏感器完成整個交會對接的測量任務。遠距離一般采用交會雷達，近距離可用電視攝像和光學成像敏感器。

目前，兩個航天器在確定的時間和空間實現(xiàn)交會，這個控制技術發(fā)展已比較成熟，應用也比較廣泛，一般采用遠程和近程制導來實現(xiàn)。為了避免星上設備過重或者技術過于復雜，過去遠程制導由地面站控制，近程制導大部分由星上自主進行。目前，由于計算機和自主導航技術的不斷發(fā)展，遠程和近程制導全部都在星上自主完成，技術上也是完全可能的。

空間交會控制系統(tǒng)設計指標為燃料消耗量、交會花費時間和交會終點所達到的精度三方面。在系統(tǒng)設計中若需要滿足某一個指標為主，而其他兩個指標處在從屬地位，一般應用系統(tǒng)工程方法，根據(jù)空間交會和對接的具體任務，全面論證這三方面指標的相互關系和主從關系。

來源：中國載人航天工程網 編輯：寧波