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“太空之吻”:盤點人類歷史上的歷次交會對接

2013年06月14日15:28    來源:科技日報     手機看新聞

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隨著神舟十號飛船與天宮一號目標飛行器成功實現自動交會對接,天宮一號已完成與神舟飛船的4次自動和1次手動交會對接。

包括中國在內,全世界隻有5個國家和地區完成了與地球軌道目標飛行器的交會對接。其中,美國和俄羅斯共計進行了200多次交會對接飛行,其交會對接技術已經成熟,並在人類太空活動中發揮了重要作用。中國是世界第三個完整掌握空間交會對接技術的國家。日本和歐洲雖然也有飛行器實現了交會對接,卻分別倚仗了美、俄的技術支持。

借此機會,讓我們重溫一下交會對接活動中那些經典的“第一次”。

1966:世界上首次交會對接是美國人完成的

在阿波羅登月計劃中,為了發展和驗証交會對接等關鍵技術,美國研制並發射了雙子星座號系列飛船。

1965年12月4日和12月15日,“雙子星座”7號和“雙子星座”6號飛船分別發射,在距地面312公裡的太空會合,並在間距不到40米的情況下並列飛行了7個多小時,其中很大一部分時間裡兩船相距僅數米,最近時,間距不足1米。

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,與由阿金納火箭末級改裝的對接目標,首次實現了兩個航天器之間的交會對接,其中,最后的近距離交會對接由航天員手動控制完成。

這是人類首次空間交會對接。

但是對接之后,組合體開始猛烈滾動旋轉,阿姆斯特朗不得不將飛船與“阿金納”分開,但飛船仍在滾動。為確保安全,飛船緊急返回,這次經歷最終有驚無險。事后查明,其原因是人為扳錯開關造成姿控系統故障。

1967:前蘇聯完成了首次無人自動交會對接

前蘇聯完成空間交會對接比美國晚了一年多,但卻是世界上第一次自動交會對接。

1967年10月30日,前蘇聯發射了“宇宙”188號飛船,在飛行49圈時,與“宇宙”186號飛船實現了首次無人自動交會對接。兩船對接飛行了3.5小時,飛船上電視攝像機拍攝了對接過程圖像。

這次對接完成后,兩艘飛船還於10月31日、11月2日各自分離出一個密封回收艙返回地面。

1969:前蘇聯實現首次兩艘載人飛船空間對接

或許是為了彌補初次對接中人數的不足,前蘇聯在1969年1月16日,實現了世界上第一次兩艘載人飛船之間的對接。

這次任務中,航天員沙塔洛夫乘坐的“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號飛船對接成功,共對接了4小時35分鐘。

對接完成后,“聯盟”5號上的2名航天員經過1小時的艙外活動,轉移到了“聯盟”4號上。

1969:美國人首次完成月球軌道人控交會對接

美國通過“雙子星座”計劃,驗証了多種交會對接方式下的任務規劃、航天員人工操作控制、地面跟蹤多航天器等技術,為“阿波羅”登月計劃提供了極其寶貴的經驗和科學技術成果。到“雙子星座”12號飛行結束時,美國航天員已經有了2000小時的太空飛行記錄,相比前蘇聯當時500多小時的飛行時數,美國人已佔據了很大的領先優勢。

因此,他們也底氣十足地開始了新的挑戰——1969年7月,美國阿波羅登月艙與指令服務艙實現了首次月球軌道人控交會對接。

阿波羅飛船的登月艙和指揮服務艙都兼備了在交會對接時作為主動及追蹤飛行器的能力。由於月球軌道上缺少地面支持,為了保証交會對接的安全性,登月艙和指揮服務艙還具備一定的自動化能力。不過最終的捕獲和對接,依舊是由航天員完成的。

1975:兩個超級大國在太空中首次“握手”

1975年,蘇美聯合實施了“聯盟—阿波羅”太空合作計劃,使兩國持續多年的太空競爭關系出現了歷史性的轉變。

當年7月,美國發射了一艘“阿波羅”號飛船,與蘇聯的“聯盟”號載人飛船進行對接飛行,實現了當時兩個超級大國在太空中的首次握手。該項目應用了新的異體同構周邊式對接機構。

這一事件還具備另一個轉折意義——至此,美國停止使用飛船,轉而發展航天飛機。

1995:美國航天飛機與俄羅斯空間站成功對接

1995年6月29日,美國“亞特蘭蒂斯”號航天飛機與俄羅斯“和平”號空間站對接成功。

航天飛機的交會對接具有許多新的特點,通常是採用對接機構、機械臂、航天員艙外活動等不同方式,實現對目標的捕獲。航天飛機的任務規劃仍然由地面完成,機上GNC系統根據航天員指令可以自動執行許多交會控制功能,包括目標定位、相對導航和控制。但最終逼近段仍由航天員操作完成。

由於俄羅斯在“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,因此在本次對接中,“亞特蘭蒂斯”號航天飛機使用了俄羅斯研制的對接機構。

2008:歐洲飛船首次與國際空間站對接

歐洲的交會對接技術研發開始於上世紀80年代,為了實現擬議中的赫爾墨斯航天飛機與國際空間站對接,歐空局開展了自動交會對接技術的研究。

赫爾墨斯航天飛機項目取消后,歐空局開始為國際空間站研制用於后勤補給的自動轉移飛行器ATV,自動交會對接技術的研發也自然過渡到為ATV飛船與國際空間站的對接服務。

ATV飛船採用了用於進步號貨運飛船的對接機構,是從俄羅斯引進的。該飛船於2008年4月發射,並成功與國際空間站對接,完成“首秀”的ATV最終被命名為“凡爾納”。

2009:國際空間站機械臂捕獲飛船實現對接

日本在1997年進行了實驗技術衛星7號在軌近距離交會對接演示驗証,先將目標和追蹤飛行器一起發射入軌,等兩者在軌分離並相距一定距離后,開始進行對接試驗。

日本研制的HTV飛船是向國際空間站運輸貨物的不載人飛船,於2009年9月進行首飛並成功與國際空間站對接。不同的是,在經過交會飛行到達國際空間站后,HTV停泊在距空間站幾米的位置,由國際空間站的機械臂捕獲后,與日本實驗艙完成對接。這是國際空間站第一次採用這種方式與來訪航天器對接。(付毅飛)

(責編:陳麗(實習)、趙竹青)
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