飛船在太空如何進行交會對接？

08-23

以國際空間站與SpaceX的龍飛船交會對接的過程為例。

當龍飛船進入國際空間站周圍半徑為200米的保護圈內時，交會對接開始了。所謂保護圈，實際上是空間站周圍一個假想的圓形邊界，目的是保護空間站免受意外撞擊。這時候，空間站上的宇航員有權終止任務。這意味著，如果交會對接的時候，空間站與位於美國休斯頓的任務控制中心失去聯繫時，或龍飛船未按預定軌道運行時，宇航員可以自行決定終止任務。當龍飛船接近空間站的時候，地球正在他們的下方，以不可思議的速度快速滑過。

在準備交會前，首先是確認飛船的捕獲狀態，準備捕獲龍飛船。整個捕獲過程大約需要5、6分鐘。期間，地面小組會最後一次下達捕獲或放棄的指令。

當龍飛船到達距離空間站十米範圍內時，宇航員會關掉空間站上的推進器，以防推進器顛簸導致任何意外狀況。宇航員操作機械臂，用左手控制機械臂的平移（進，出，上，下，左，右），用右手控制它的旋轉（俯仰，滾動和偏航）。

宇航員伸出機械臂，同時觀察著顯示器，上面顯示的是機械臂上的攝像機或末端執行器拍攝的畫面，另外兩個顯示器顯示的是龍飛船的位置和速度數據。宇航員也可以透過圓形艙的大玻璃窗，往外觀察自己的操作過程。宇航員把機械臂從空間站伸出去，一寸一寸地縮短兩個航天器之間的距離，既不要搖擺，也不要偏離航線。當屏幕上龍飛船上的抓鉤變得越來越大時，機械臂慢慢地伸出來，在馬上就要碰到龍飛船時，宇航員扣動了扳機，抓住龍飛船。宇航員在機械臂的操作過程中，非常緩慢而又謹慎，需要進行非常精確的調整，以確保航天器與機械臂完美對接在一起。

當前以及未來幾十年內，人類的載人航天活動將包括地球軌道空間站、載人登月與建立月球基地、載人小行星探測以及載人登火星和建立火星基地等項目。在這些航天活動中，太空交會對接無疑是一項關鍵技術。迄今為止，掌握航天器交會對接技術的國家或者國家聯合體有美國、蘇聯/俄羅斯、日本、歐洲聯盟和中國。

航天器的交會對接主要涉及兩個航天器：即目標航天器和追蹤航天器。一般情況下，目標航天器是被動的；追蹤航天器是主動的，即是執行軌道機動與姿態機動的航天器。

航天器的交會對接分為交會過程和對接過程兩個部分：

交會過程，分為遠距離導引和自主控制兩個階段，遠距離導引階段，由地面高精度測量和預報目標航天器和追蹤航天器的兩條飛行軌道，並採取最優的軌控策略快速生成控制參數，由航天器準確執行軌道機動，直到相對導航敏感器測量範圍內；自主控制階段，追蹤航天器採用光電結合、遠近搭配、相互備份的相對測量系統測量與目標航天器的相對位置、速度、姿態、姿態角速度，採用自動控制為主，人工控制為輔的綜合控制方案，通過平移和姿態綜合機動，逼近目標航天器，直到對接機構接觸。

對接過程，主要由對接機構完成，航天器通過姿態與軌道控制建立對接初始條件，由主動對接機構和被動對接機構共同完成捕獲、緩衝、校正、拉回、鎖緊等動作，建立兩個航天器的機械和電氣連接。

從總體上看，美國和蘇聯/俄羅斯的交會對接技術處於世界領先地位，而歐洲聯盟、日本和中國的技術水平基本相當。

以前還不是很了解飛船在太空如何實現對接的，現在從電視上看了幾次太空對接，就把太空對接牢記在心了。先由火箭發射一級到太空靜止軌道，在發射一級升空到一定位置，進行對接，沒有問題後再運作一定時間，又發射一級上去對接，最後發射一級，對接成功一個空間站，這就是我們需要建成太空站。

先來了解一下什麼是交會對接。

在空間交會與對接的兩個航天器中，一個是目標航天器，一般指空間站或其他的大型航天器，是準備對接的目標。

另一個叫追蹤航天器，一般是地面發射的空間飛船、太空梭等，是與目標航天器對接的對象。

空間交會對接，是說兩個宇宙飛船或太空梭在空間軌道上會合，並在結構上連成一個整體的技術，它是實現空間站、太空梭、太空平台和空間運輸系統的空間裝配、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。

交會對接原理：

兩個航天器在太空進行對接時，其初始條件是兩者保持對接機構的同軸接近方式和確定的縱向速度，以及在其他線坐標和角坐標上的速度為零。

但兩個航天器之間的實際相對運動參數總是有偏差。一般情況下，兩個航天器之間的相對位置及其平動速度通常是靠主動航天器運動控制系統和兩個航天器的定向與穩定系統來維持，前者適用於控制質心的平動運動，後者適用於控制繞質心的轉動運動。

交會對接，動態過程：

空間交會與對接過程一般是首先由地面發射追蹤航天器，由地面控制，使它按比目標航天器稍微低一點的圓軌道運行。接著，通過霍曼變軌，使其進入與目標航天器高度基本一致的軌道，並與目標航天器建立通信關係。

然後，追蹤航天器調整自己與目標航天器的相對距離和姿態，向目標航天器靠近。

最後當兩個航天器的距離為零時，完成對接合攏操作，結束對接過程。這樣，兩個航天器就完美的結合在了一起，開始他們的太空任務。