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本月27日至30日,我国将择机发射“天宫1号”目标飞行器,它将和随后发射的神舟8号飞船进行我国首次空间交会对接试验。明年,还将陆续发射神舟9号、10号飞船与“天宫1号”实现交会对接。其中神舟8号是无人飞船,神舟9号是否载人未定,而神舟10号是载人飞船。
空间交会对接是除了载人航天器的发射并返回技术、空间出舱活动技术之外,载人航天的三大基本技术之一。迄今为止,全世界共计进行了300多次空间交会对接活动,但只有美国和苏联/俄罗斯掌握了完整的空间交会对接技术。此次,如果“天宫1号”和神舟8号“深情一吻”成功,中国将成为世界上第三个完整掌握这一技术的国家。
美国航天飞机与“国际空间站”对接
美国人先“吃螃蟹”
回首一:上世纪六七十年代,美苏的空间技术竞赛进行得十分激烈。而在空间交会对接技术领域,是美国人先走了一步。
1966年3月16日,美国双子星座8号载人飞船与改装的“阿金纳”火箭末级实现了世界上首次手动交会对接,其中,“阿金纳”火箭末级作为追踪飞行器,双子星座8号作为目标飞行器。
在实施空间交会对接的2个航天器中,一个称目标飞行器,一般是空间站或其他的大型航天器,作为准备对接的目标,交会对接时保持稳定状态;另一个称追踪飞行器,一般是地面发射的宇宙飞船、航天飞机等,交会对接时要通过变轨来追赶目标飞行器,实现两者的交会对接。
这次交会时使用的测量设备是微波雷达、电视摄像机;对接机构为“杆-锥”式结构。
美国航天员阿姆斯特朗和斯科特乘坐双子星座8号飞船,手动操作交会过程。对接后,飞船猛烈滚动旋转,阿姆斯特朗不得不将飞船与“阿金纳”分开。但飞船仍在滚动,改用手动控制,才使飞船稳定下来。后查明是因人为扳错开关造成姿控系统故障。为确保安全,飞船紧急返回。
此后,“双子星座”飞船又成功进行了3次交会对接。
技术解析:“杆-锥”式对接机构
对接机构是把两个航天器合二为一的“纽带”,具有关节的作用。目前常用的主要有“杆-锥”式和“异体同构周边”式。
“杆-锥”式对接机构由“杆”和“锥”两部分构成,前者为主动,装在追踪飞行器上,“锥”为被动,装在目标飞行器上。对接时杆插入锥内,然后锥将杆锁定,接着拉紧两个航天器,最终锁定两个对接面完成对接。
“杆-锥”式的优点是结构简单,质量较轻。其缺点是对接机构全部安装在航天器壳体内部,对接后占据较大内部空间,其承载能力也比较低。另外,在应用中需要主、被动两种机构成对使用,不具有异体同构性,通用性差。
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