载人飞船在外太空进行交会对接,就等于要一边在滚筒洗衣机里转圈,一边穿针引线,难度可想而知,所以空间交会对接是载人航天的一道难关。
这项关键核心技术世界上只有三个国家完整掌握,在神舟十二号成功实现交会对接之前,只有美国和俄罗斯能完成完整的空间交会对接技术。
欧洲和日本航天局要想进行对接,还得向美国和俄罗斯请求帮助。中国刻苦攻坚,不断攻克空间对接技术难题,到神舟九号第一次进行载人交会对接任务。
在国际空间站交会对接技术上,俄罗斯创下了最快纪录,只用了3个小时就完成了快速交会。
美国的对接速度就慢得多了,今年龙飞船在太空中飞行了28小时之后才完成了对接,跟俄罗斯有一定的差距。
神舟十九号载人飞船顺利升空,已经进入空间站开始工作,那么中国飞船的交互对接,用了多长时间?
太空中的穿针引线
航天飞船的交会对接,是开展航天科学研究的基础,熟练掌握空间交会对接技术的国家,才能最大程度发挥空间站的研究功能。
毕竟上一次太空不容易,要是老等着其他国家的帮忙才能顺利留在太空,跟拄着拐杖走路没有什么差别。
交会对接需要两个航天器合二为一,在地球上完成这项工作不难,但是在太空的特殊条件下,交会对接的动作就是像隔着十万八千里穿针引线。
众所周知太空中是真空状态的,没有重力也就找不到重心,飞行器必须时刻保持运动的状态。
这样两个都在高速飞行的航天器,要精确控制运动速度和对接角度,这里面的技术难度不言而喻。
在技术不熟练的阶段,实现空间对接交会技术需要耗费大量的时间,两个航天器就这么在轨道上不停地绕圈,直到最终找到最合适的对接点和对接时间。
经过航天科学家们的不断努力,现在标准的空间站交会对接一般为两天交会对接模式,这种模式技术成熟,使用频率最高。
不过两天到底还是时间太久了,对航天员和飞船的耗能都比较大,太空中空无一物,所有资源都在飞船的载重中,多带一样东西就多了一份负担。
尽量减少交会对接的时间,就能尽可能留下更多的时间和资源去进行太空探索。所以后来发展出了快速交会对接技术,主打一个稳准快,在短时间完成交会对接任务。
快速交会对接一般有两种模式,一个是4圈6小时的对接流程,一个是2圈3小时的对接流程。
速度变快,对交会对接的要求也随之增高,需要地面航天控制中心、航天器的硬件和软件配备,飞船的控制精度等多个方面紧密配合,每一环都不能出错。
如果飞船的入轨精度出现偏差,或者飞船出现故障和异常,就不得不转为耗费更多推进剂的标准对接模式,在轨道上转上个两天再进行交会对接。
速度与风险齐飞的俄罗斯
俄罗斯在空间交会对接技术上已经非常成熟了,由于航天技术发展的比较早,经验也比较充足,俄罗斯艺高人胆大,率先实现2圈3小时的空间交会对接。
曙光号国际空间站发射入轨以来,俄罗斯的联盟号已经执行了76次载人飞行任务,是所有国家中最多的。
2圈3小时的快速对接模式,也是俄罗斯联盟号最先使用的,2018年第一次对接用这种模式对接,俄罗斯仅用了3小时40分钟就成功完成。
两年后,俄罗斯在这一速度上再次实现了突破,将时间压缩到了3小时3分,比俄罗斯计算的预定时间还快了4分钟,将太空旅行的时间压缩了一半。
当然速度越快,要求就更高,风险也更大,俄罗斯的选择是非常冒险的。太空环境和地球环境差异巨大,不管是飞船还是宇航员都需要适应时间。
标准的交会对接耗时久,就是为了慢慢让宇宙飞船适应太空的环境,将两个航天器一点一点调整到同一频率上去。
速度虽然慢,可是也能给地面控制中心和航天器充足的反应时间,减少失误和故障发生的可能。
快速对接将时间压缩,就需要在短时间内一边适应环境,一边完成复杂的精密操作,如果出现错误情况,调整的时间也会非常紧迫。
快速对接技术承受的风险也增加了很多倍,俄罗斯采用的快速追踪轨道的技术,说白了就是抄小路到达空间站,小路上自然没有大路上宽敞舒服。
美国28小时的漫长旅程
美国在空间交会对接技术上,选择了一种比较折中的路线,既没有像俄罗斯3个小时那么神速,也没有按照标准的2天交会对接方式慢悠悠的来。
今年美国龙飞船用了28个小时飞行时间,带着4名宇航员登上了国际空间站。龙飞船是美国私营企业的建造的航天载人飞船,是美国航天局认证的首个可以常规运送宇航员往返空间站的飞船。
私营企业的飞船就代表着商用飞船,以后要是有能让普通人停留的空间站,很可能就会乘坐龙飞船前往太空。
28小时看似漫长,但是如果真的要乘坐飞船进行宇宙旅行,时间慢一点反而更加舒服,毕竟太空里转得跟陀螺一样,是普通人难以承受的事情。
国际空间站时代快速对接的竞速
美国的太空飞船并不是快不起来,空间交会对接技术的发展是一条波浪线,最开始是需要几十分钟,后来才逐渐慢了下来,到了今天,对接速度又走上了上坡路。
美国至今仍然保持着94分钟的最快交会对接记录,那是1966年阿金纳号跟双子星座11号载人飞船对接。
空间站时代,对接速度开始降了下来,苏联的联盟号跟里礼炮系列空间站对接时,大多数的用时在25个小时左右。
美国的第一个试验空间站运行时,阿波罗号的三次对接时间都不到一天,最短的还不到8个小时。
所以快速对接其实是一项老技术,美国和苏联早就替后来的国家试验过多种可能了,俄罗斯和美国现在的选择,都是基于各自的考量。
而且不同的太空飞船条件不同,需要采取不同的发射方法,根据航天飞船的任务不同,飞行时间也会随之不同。
飞船在太空轨道上转圈的时间里,也不是闲着什么也不干,有可能是在执行太空观测的任务。
神舟十九号成功“太空会师”
中国的神舟飞船完整掌握空间交会对接技术,也经历了由慢到快的时间,神舟九号首次载人交会对接任务成功,到今年的神舟十九号,中国飞船的对接速度从四十多个小到缩短到了6.5个小时。
从标准交会对接技术到快速交会对接技术,中国的航天技术越来越成熟,在对接技术上是不断跨越高峰。
中国飞船采用的是自主交会对接模式,减少了地面人员对飞船的干预,时间的缩短也提升了航天员的飞行体验。
航天器活动空间有限,航天员在狭窄的空间里等待也是一种考验,尽快进入空间站也能让航天员得到良好的调整。
经过6.5个小时的交会对接,神舟十九号顺利对接。接下来神舟十八号的航天员乘组和神舟十九号的航天员将会在太空中会师,一起在空间站执行多项科学研究和试验。
信息来源:
神舟十九号载人飞船成功对接空间站天和核心舱2024-10-3013:56来源:人民网
俄“进步MS-26”货运飞船与国际空间站对接2024年02月17日15:37:05新华网
载人“龙”飞船与国际空间站对接2024-03-0609:07来源:新华网
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