飞船在太空如何进行交会对接??

飞船在太空如何进行交会对接??,第1张

宇宙飞船进入太空后,为了能更好地利用卫星,发展太空空间,科学家利用分级火箭,把卫星送入太空,再组装完善。

太空中飞船的交接有哪些仪式?

很多人关注“神舟八号”、“神舟九号”、“神舟十号”与“天宫一号”的成功交接,并引发为热门话题。对于航天器为什么要在太空中交会对接充满了好奇。

当初“阿波罗”飞船上的宇航员和“联盟”飞船宇航员在飞船对接成功后,激动地在太空握手是因为科学研究的需要。对接之后,空间站的尺寸就大了,它由航天员实验舱、居住舱、对接过渡舱、服务舱、太阳翼、桁架等组成。这么重的空间站,不管多少级的运载火箭都不能一次性发射到轨道上,只能分批发射,然后在太空完成交会对接,用各种技术手段搭建起来。这样,建设空间站的基础就是要有交会对接技术。

交会对接技术在提供物资补给,运送航天员、轨航天器之间的互访、物资转运或紧急救生中、未来的深空探测都是不能缺少的。

在空间轨道上会合后的两个航天器,在空间结构连接成整体的技术,就是航天器的交会对接。是实现航天飞机、太空平台、空间运输系统、空间站、空间装配、回收、补给、航天员交换、维修及营救等不能缺少的条件。

飞船在太空如何进行交会对接?

空间交会就是两个航天器在太空对接:分目标飞行器和追踪飞行器。在空间准备对接的大型航天器或空间站的目标,是目标飞行器;追踪飞行器是地面发射的航天飞机、宇宙飞船与目标飞行器对接的航天器。相对接成功的“神舟十号”是追踪飞行器,“天宫一号”是目标飞行器。交会对接时,两个航天器主要的困难是,要在以7千米每秒以上的速度运行还要精确控制对接,差一点就会错过或者追尾碰撞,造成不可挽回的损失。

太空交会对接可以分四个步骤:远程导引段、近程导引段、最终逼近段和对接停靠段。

追踪飞行器在地面测控的支持下,经过若干次变轨机动进入到追踪飞行器上,利用敏感器捕获目标飞行器,目标范围大致在15~100千米。这时的近程导引段、追踪飞行器会启动微波和激光敏感器,获得目标飞行器的运行参数,把目标飞行器自动引导至初始瞄准点,距离是05~1千米。追踪飞行器会主动捕获目标飞行器对接轴,进入最终逼近段,对接轴线并不是沿轨道飞行方向,而是让追踪飞行器进入对接走廊,在轨道平面外飞行器要进行绕飞。当两个飞行器相对速度约1~3米秒、距离约100米时,追踪飞行器利用接近敏感器、摄像敏感器测量系统,进一步精确测量两个飞行器的相对速度、距离姿态,启动小发动使之沿对接走廊,向目标逼近。最后的对接停靠段:发动机在对接前关闭,并以015~018米/秒的停靠速度与目标相撞,最后利用栓-锥式或异体同构周边式对接装置,实现两个飞行器在结构上的硬连接,完成电源线、流体管线、信息传输总线的连接。

哪些国家实施了太空交会对接?

自20世纪60年代以来,航天器交会对接俄罗斯(苏联)进行的次数最多。俄罗斯加上美国、中国、日本等国共实施了300多次。俄罗斯、中国和美国有完全独立的空间交会对接技术。

人类首次载人空间交会对接是,美国航天员阿姆斯特朗和斯科特在1966年3月驾驶“双子星座8号”飞船,与当时经过改装的,火箭第三级无人舱体进行对接。“双子星座号”系列飞船从1964~1966年通过了10次载人飞行和2次无人对接,为多种交会对接方式和技术做出了验证,阿波罗探月活动的顺利进行也是源于这些验证。美国采用手动方式完成航天器的交会对接,主要考虑的是成本经济性、技术的把握性和安全可靠性等诸多因素。

俄罗斯(苏联)多采用自动对接技术。第一次无人航天器(完成于1967年)自动交会对接,由至今仍在服役的“联盟”飞船完成的。“进步号”货运飞船和“联盟”已经交会对接任务200多次。

交会对接也会发生故障,美国的“阿金纳”与“双子星座9号”对接时发生过故障;“阿波罗14号”在飞往月球过程中,直到第六次试接才获得成功。

1997年6月24日,俄罗斯的“进步M-34号”货运飞船脱离了“和平号”空间站对接口,次日该飞船飞回来想进行对接时,制动控制部件竟然失灵了,航天员的指令飞船没有做出响应,撞到了“和平号”的晶体舱上。2010年,俄罗斯的“国际空间站”与“进步M号”货运飞船对接时也以失败告终,改进措施后才获得成功。所以说,太空交接也需要经过试验才能获得成功。

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阿波罗载人登月工程开始于1961年5月,预计1969年7月20至21日首次实现登月。此后,美国又相继6次发射“阿波罗”飞船,其中5次成功,总共有12名航天员登上月球。整个工程历时约11年,到1972年12月结束,耗资255亿美元。在工程高峰时期,参加工程的有2万家企业、200多所大学和80多个科研机构,总人数超过30万。它是本世纪人类最宏伟的工程之一。

该工程的第一步是确定登月方案,它包括论证飞船登月飞行轨道和确定载人飞船总体布局。最后选定月球轨道交会方案,相应地确定由指挥舱、服务舱和登月舱组成飞船的总体布局。

为了进行载人登月,美国先实施了四个辅助计划,即在1961年至1965年发射九个“徘徊者”月球轨道器,用以了解未来的“阿波罗”飞船在月面着陆的可能性;在1966年至1968年发射五个“勘探者”月球着陆器,了解月球土壤的理化特性;在1966年至1967年发射三个“月球轨道环形器”,对40多个预选着陆地点进行详细观测,从而选出10个登月点;在1965年至1966年发射10艘“双子座”飞船,进行生物医学研究和飞船机动飞行、对接及舱外活动训练等。

“阿波罗”工程的第三个方面就是研制低轨道运载能力为127吨的大推力“土星5”运载火箭。

研制“阿波罗”飞船是该工程的“重头戏”。飞船的指令舱是航天员生活和工作的地方,也是全飞船的控制中心;服务舱装有主发动机等系统;登月舱由下降级和上升级组成。

首次载人登月是由“阿波罗11号”飞船完成的。当时飞船上载有三名航天员,当飞船与“土星5”火箭第三级分离,且阿波罗11号搭载登月舱飞船沿过渡轨道飞行2.5天后,便开始接近月球,此时飞船服务舱的主发动机减速,使飞船进入环月轨道。接着,两名航天员进入登月舱,并驾驶登月舱与飞船分离,这时飞船指挥舱内的一名航天员继续驾驶飞船绕月球轨道飞行,而另两名航天员则乘登月舱在月面着陆。登月后航天员采集了岩石和土壤(22千克),展开了太阳电池阵,安装了月震仪等。任务完成后,他们乘登月舱的上升级返回月球轨道,与飞船对接,最后返回地球。

1969年11月至1972年12月,美国又陆续发射了“阿波罗”12至17飞船,其中除“阿波罗13号”因故没有登月(航天员安全返回地面),另五艘飞船均登月成功,“阿波罗”15至17飞船的航天员还驾月球车在月面活动,采集岩石。

航天员在月球上钻取了三米的月球岩芯,发现多达57层,每层代表一次陨石冲击,还测量了月球内部发出的热流……“阿波罗”工程极为壮观,它激动了无数人的心,使载人登月的千年梦想变成了现实。

人类登月

飞到月亮上去,这是人类千百年来的幻想。随着空间技术的发展,1959年,苏联发射的“月球1号”飞到月球附近,进行绕月飞行,开始了

人类对月球的考察。1961年5月,美国总统肯尼迪在国会上提出了在60年代末把人送到月球上探测的计划“阿波罗月球探测计划”。“阿波

罗”计划的任务包括为载人月球飞行作准备(由“阿波罗”1——10号完成),并进行载人月球飞行(由“阿波罗”11——17承担)。1969

年7月20日,“阿波罗”登月舱降落到月面,开始了人类有史以来的登月活动。到了1972年,人类先后登月6次,对月球进行了一系列的科

学考察,使人类对月球的认识更加全面、更加深入。

宇航员们放在月球上的地震仪记录表明,月球和地球一样,也有一层外壳,其厚度为40——60公里。这个数据是在风暴洋和弗。拉摩洛等地区测定的。月壳下面是月

幔。月幔大致又分为三层。上层月幔厚240公里左右,主要由古代“岩浆海”里沉淀 下来的较重物质构成。中层月幔达480公里以上,这里大概还保存着混沌时代形成

原始月球的“胚胎物质”。上述两层都是固态的,但具有可塑性。内层月幔处于局部熔融状态。月球的中心部分是月核,其温度约为1000摄氏度,远远不如地核那么

热(地核温度为5000——6000摄氏度)。月核很可能是熔融的,可能是由低熔点的硫公铁物质构成。对月球的探测还发现月球的质量分布不均匀,月球近侧存在几个

“质量瘤”的重力异常区。

在“阿波罗”科学实验站里装设了很先进的月震仪器。经探测,月球上也有月震,但月震的次数比地震少得多,释入的能量也远远小于地震。月震很弱,最大的月震

为1-2级。除了陨星撞击引起的震动之外,当月亮离地球最近或最远的时候,由于地球的起潮力作用,常会出现月震。

许多国家的科学家对宇航员带回的月岩样品进行了多种项目的共同研究。经实验室分析得出:月岩中已发现近60多种矿物,其中有6种在地面上尚未发现;在月岩和月

土中发现了地球上的全部化学元素;没有发现可生存的月球有机物,也无古微生物的证据;在某些月岩中有微弱的剩余磁性;月球样品中存在许多太阳活动事件踪

迹;根据样品的同位素分析,得出月球年龄约46亿年。 在大部分被月尘和岩屑覆盖的月球表面上,宇航员看到各种形状、大小、出现频率不一的岩石,还发现月球表

面散布着一些具有光泽的玻璃物质。月尘在各处的厚度不同,薄的地方只有几厘米,厚的地方有5——6米。

到达月球的宇航员在漆黑的月空中看到大而发光的地球。月球探测器还在月球空间拍下地球的照片以及绕观月球和地球队的照片。月球上的地球光要比地球上的月光

明亮8倍多。

本世纪50年代以来,人类对月球探测所取得的成就,远远超过了多少世纪以来的地面观测。“阿波罗”登月成功,是人类科学的结晶,开创了人类认识月球的新纪

元。随着科学技术的发展,人类将可能建立沿月球轨道飞行的实验室,巨大的天文望远镜也将在月球上从没有空气的太空观测天空;人类也将可能把月球作为出发到

遥远行星的一个落脚点。

登月

一场竞争的结果

50年代末60年代初,前苏联连续获得数个空间赛第一:1957年1 0月4日发射第一颗人造地球卫星,1961年4月12日第一位航天员加加林进入太空……与之相比,尽管美国也获得了两个第一:1960年 4月发射第一颗气象卫星“泰罗斯”,1962年7月第一颗有源通信卫星作试验性通信,但同苏联的巨大成就相此,显得小巫见大巫。在加加林飞行之后不到四个星期,美国航天员阿兰·谢泼德中校乘“水星”号飞船进行了亚轨道飞行(186千米),它说明美国具备了摆脱空间困境的能力。1961年5月25日,美国肯尼迪总统向全世界宣布实施宏伟的载人登月计划。

这个“阿波罗”载人登月计划虽然是美国与苏联竞赛的产物,但也可以认为是人类向太阳系扩张的第一步。

宏伟工程

阿波罗载人登月工程开始于1961年5月,预计1969年7月2 0至21日首次实现登月。此后,美国又相继6次发射“阿波罗”飞船,其中5次成功,总共有12名航天员登上月球。整个工程历时约11年,到1972年12月结束,耗资255亿美元。在工程高峰时期,参加工程的有2万家企业、200多所大学和80多个科研机构,总人数超过30万。它是本世纪人类最宏伟的工程之一。

该工程的第一步是确定登月方案,它包括论证飞船登月飞行轨道和确定载人飞船总体布局。最后选定月球轨道交会方案,相应地确定由指挥舱、服务舱和登月舱组成飞船的总体布局。

为了进行载人登月,美国先实施了四个辅助计划,即在1961年至1965年发射九个“徘徊者”月球轨道器,用以了解未来的“阿波罗”飞船在月面着陆的可能性;在1966年至1968年发射五个“勘探者”月球着陆器,了解月球土壤的理化特性;在1966年至1967年发射三个“月球轨道环形器”,对40多个预选着陆地点进行详细观测,从而选出10个登月点;在1965年至1966年发射10艘“双子座”飞船,进行生物医学研究和飞船机动飞行、对接及舱外活动训练等。

“阿波罗”工程的第三个方面就是研制低轨道运载能力为127 吨的大推力“土星5”运载火箭。

研制“阿波罗”飞船是该工程的“重头戏”。飞船的指令舱是航天员生活和工作的地方,也是全飞船的控制中心;服务舱装有主发动机等系统;登月舱由下降级和上升级组成。

首次载人登月是由“阿波罗11号”飞船完成的。当时飞船上载有三名航天员,当飞船与“土星5”火箭第三级分离,且飞船沿过渡轨道飞行2.5天后,便开始接近月球,此时飞船服务舱的主发动机减速,使飞船进入环月轨道。接着,两名航天员进入登月舱,并驾驶登月舱与飞船分离,这时飞船指挥舱内的一名航天员继续驾驶飞船绕月球轨道飞行,而另两名航天员则乘登月舱在月面着陆。登月后航天员采集了岩石和土壤(22千克),展开了太阳电池阵,安装了月震仪等。任务完成后,他们乘登月舱的上升级返回月球轨道,与飞船对接,最后返回地球。

1969年11月至1972年12月,美国又陆续发射了“阿波罗”12至17飞船,其中除“阿波罗13号”因故没有登月(航天员安全返回地面),另五艘飞船均登月成功,“阿波罗”15至17飞船的航天员还驾月球车在月面活动,采集岩石。

航天员在月球上钻取了三米的月球岩芯,发现多达57层,每层代表一次陨石冲击,还测量了月球内部发出的热流……“阿波罗” 工程极为壮观,它激动了无数人的心,使载人登月的千年梦想变成了现实。

“鹰”落向月面

1969年7月16日,巨大的土星5火箭(40层楼房高)在百万人的关注下缓缓升空。这一天,天空晴朗,万里无云,似乎亘古沉睡的月球正静静等待着“土星5”运送地球使者的来访。当“土星5”把“阿波罗11号”飞船送入近地轨道后,后者便开始独自飞向月球。

“阿波罗”飞船上载有三名航天员,指令长是尼尔·阿姆斯特朗,登月舱驾驶员是埃德温·奥尔德林,指令舱驾驶员是迈克尔·柯林斯。从地球到月球大约有38万千米,“阿波罗11号”飞船上载着三名航天员经过75小时的长途跋涉,于19日进入月球引力圈。20日清晨,“阿波罗”到达月球上空4900千米后,接到休斯敦飞行指挥中心命令,减速飞行,进入月球轨道,于是飞船服务舱发动机逆向喷射,进入了远月点3 13千米、近月点113千米的椭圆轨道,此时飞船绕月球一圈只需两小时。在月球轨道上,航天员们紧张地进行登月前的准备工作,其中最主要的一项是阿姆斯特朗和奥尔德林进入名叫“鹰”的登月舱,而柯林斯则仍留在称作“哥伦比亚”的指令舱中。

伟大的时刻终于来临了。21日2时许,登月舱的发动机被点燃,使它与指令舱分离。指令舱由柯林斯驾驶继续绕月飞行,而登月舱则载着两名航天员缓慢向月球飞行。当阿姆斯特朗看到窗外要降落的地方有乱七八糟的卵石时,便决定继续飞行,寻找平坦的地方。最后奥尔德林手控登月舱在月面“静海”的一角平稳降落,登月获得成功。

个人的一小步 人类的一大步

他俩向窗外眺望,进入眼帘的是一个遍布陨石坑和大石块的陌生世界。虽然他俩都情不自禁地想走出去看一下这块神秘的地外之地,但还是自我克制地按预定计划,等待地面中心指令。他们先在舱内美美地睡了一大觉,醒后在舱内吃了月球上的第一顿饭,又检查了舱内仪器、燃料装置、氧气供应情况。当一切都经过精确无误地核对后,阿姆斯特朗与奥尔德林彼此帮助穿上登月服。7月21日11时56分,阿姆斯特朗打开登月舱舱门,挤出去,小心翼翼地把梯子竖下月面(在地球上未曾模拟过此动作),他带着电视摄像机慢慢走下梯子,踏上了人们为之梦想了数千年的月球,这时他说:“对我来讲这是一小步,而对于全人类而言这又是何等巨大的飞跃。”19分钟后,奥尔德林紧步阿姆斯特朗的后尘,走出登月舱。当他走到月面上时,第一句话就赞叹说:“啊,太美了!”他也像阿姆斯特朗一样,很快学会了地球人不习惯的移动方法:跳跃。他俩时而用单脚蹦,时而又用双脚跳,有些像袋鼠。两人首先在月球上放置了一块金属纪念牌,上面镶刻着:“1969年7月。这是地球人在月球首次着陆的地方。我们代表全人类平安地到达这里”。

7月22日下午1时56分,阿姆斯特朗奉命指挥“阿波罗”—11飞船指令舱离开月球轨道,踏上返回地球的旅途。7月25日清晨1时5 0分,“阿波罗”—11飞船指令舱载着三名航天英雄平安溅落在太平洋中部海面,人类首次登月宣告圆满结束。

永载史册

“阿波罗11号”登月后,又有五艘飞船相继成功登月,其中“ 阿波罗”15、16从环月轨道上各发射了一颗环月运行的科学卫星;阿波罗一15、16、17的登月舱中还各带一辆月球车,用于扩大航天员的活动范围和减少航天员的体力消耗。这6艘登月飞船的航天员在月球上一共停留280小时,足迹达100千米,带回岩石样品约440 千克,这些均大大充实了人们对月球的认识。

“阿波罗”工程是当代规模最大、耗资最多的科技项目之一。它的出现导致60至70年代产生了液体燃料火箭、微波雷达、无线电制导、合成材料、计算机等一大批高科技工业群体。后来又将该计划中取得的技术进步成果向民用转移,带动了整个科技的发展与工业繁荣,其二次开发应用的效益,远远超过“阿波罗”计划本身所带来的直接经济与社会效益。

总之,载人登月对人类社会发展具有重要推动作用。

1968年12月21日至27日,“阿波罗”8号的宇航员弗兰克•博尔曼、吉姆•洛威尔、威廉•安德斯进行了首次载人月球轨道飞行。当他们一边绕着月球运转,一边观察未来的着陆地点时,发生了事前未曾料到的情况:

他们沿着月球轨道飞至月球背面时,空中出现了一个巨大的地外飞碟物体。他们成功地将其拍摄下来,该物体直径有16000米。当他们再次飞至月球背面,准备再拍下一些照片,那个庞然大物飞碟却已经消失了。这个巨大物体居然是突然消失的,因为在宇航员们当时拍摄的照片上没有留下什么物体正在着陆的迹象。

那物体究竟是什么呢?宇航员们纷纷猜测,是处在月球内部的月球基地中的外星人建造的,还是前来牵制“阿波罗”8号的来自其他星球的宇宙飞船呢?太空目击飞碟现象,早在“双子座”飞船在太空中航行时就见到过。甚至连《康顿报告书》也无法确切解释“双子座”飞船的宇航员所目击到的情况,于是发表了一种模棱两可的说法,即来历不明的飞行物体。

“阿波罗”10号的乘员是塞尔南、斯塔福德、约翰•扬3人,他们首次进行登月舱的试验。他们的任务是进行人类实际登月之外的所有试验。他们乘登月舱下降到距离月球表面143千米处,拍摄了“阿波罗”11号着陆位置,在脱离指令舱8小时以后再实行会接。正如宇航员们所说,最困难的使命是全面试验登月舱,找到“阿波罗”11号准备着陆的地点。在登月舱离开指令后下降到距月面还有72000米时,突然一个飞碟垂直上升,向“阿波罗”10号登月舱致意。“阿波罗”10号的乘员们不仅目击了与这个UFO遭遇的过程,还来得及将其收入0016米**摄影机的镜头,并拍下了几张照片,但是这些资料从未公之于众。

“阿波罗”12号以及“阿波罗”17号的宇航员的目击记录如下:

“阿波罗”12号在距月球还有一半路程的时候,乘员们目击到3个不明飞行物,当时宇航员报告说,他们与地面飞行控制中心的通话,被类似消防车警笛的声音所打断。在“阿波罗”12号返回地球、降落太平洋之前又看到一个不明飞行物;“阿波罗”15号的宇航员斯科特和欧文看到月球上空一闪而过的飞行物体;“阿波罗”16号在月球轨道上飞行时,宇航员马丁利看到一个发光物横穿过月球上空,2—3秒钟后,在月球的地平线上消失。

美国NASA的科学家法尔克•埃尔•巴斯说:“宇航员目击到的这种发光物肯定是不明飞行物。不管怎样,据我们所知,还没有以如此高速飞行的飞机。无论在月球表面还是月球上空,世界上都没有那种飞行器。”

在月球表面或上空有飞碟出现,这绝非偶然。因为偶然事件不会一而再,再而三。“阿波罗”11号在月球表面上又遇到了飞碟。

1969年7月19日,美国东部下午18时,人类第一次登月的前两天。宇航员奥尔德林操纵着登月舱,宇航员阿姆斯特朗一边用0016米**摄影机拍摄月球表面,一边听着地面飞行控制中心发来的关于登月舱着陆时应注意事项的提示。就在这时,两个飞碟突然出现,其中一个比另一个明显大得多。两个飞碟向着已进入月球轨道的“阿波罗”11号,从月球表面垂直升上来。这两个飞碟以惊人的速度到达了与摄影机水平的位置。当时两个飞碟急速改变了方向,迅速飞出了“阿波罗”11号乘员的视野。

几秒钟后,这两个飞碟又出现在“阿波罗”11号的上空并降低高度,奥尔德林将摄影机转动了90度,那两个飞碟像是愿意被拍摄似的,悬停不动了。奥尔德林在“双子座”12号飞船上,也曾目击过4个飞碟。1969年7月20日,“阿波罗”11号宇宙飞船,在进入绕月轨道时,发现一个不明飞行物在月球上空盘旋。“阿波罗”11号飞船在月球火山口着陆时,又发现两个不明飞行物停在火山口边缘的另一侧,然后又飞走了。对于“阿波罗”计划中各次飞行在月球表面遇到飞碟的情况,美国顿•约翰逊曾撰文在《扑朔迷离的月球之谜》中揭示过,并有目击记录。

“神舟十二号”与“天和”核心舱自主快速交会对接只需65小时

 “神舟十二号”与“天和”核心舱自主快速交会对接只需65小时,神舟十二号采用6小时的快速对接模式,比地球上绝大多数的快递要快得多,为什么可以这么快呢, 目前为止全世界在太空实施的对接已经超过500次,大多数美俄进行的。

“神舟十二号”与“天和”核心舱自主快速交会对接只需65小时1

 倒计时,我国又要发射载人飞船了!这次神舟十二号发射有一个亮点,那就是将采用快速对接模式,发射后6小时就可以实现与天和号的对接!

 神舟十二号任务

 2016年7月17日,神舟十一号成功发射,在7月19日实现天宫二号自动对接,用时2天。2021年4月23日美国发射的“奋进”号龙飞船,用了24小时才与国际空间站对接成功。神舟十二号采用6小时的快速对接模式,比地球上绝大多数的快递要快得多,为什么可以这么快呢?

 6小时快速对接模式是最快的吗?

 虽然我国航天对接已经进入6小时对接时代,但是还不是最快的。2021年4月9日发射的俄罗斯联盟飞船MS-18已经实现了3小时2分的超快对接模式,是历史上和空间站最快速的对接。

 联盟号飞船对接

 航天史上最快的对接记录

 俄罗斯联盟号3小时的超快模式是对接空间站最短的时间,但仍然不是世界上最快的太空交汇对接。

 1967年10月30日,俄罗斯两艘无人飞船186、188号实现了1小时8分的超快对接(飞船对接),这是人类史上航天器的首次自动对接,时间记录至今未被打破。

 俄罗斯火箭发射

 1966年3月16日,美国航天员阿姆斯特朗和斯科特乘坐“双子星座”8号飞船手动与“阿金纳”无人飞行器对接,是人类首次空间站对接。此外,美国双子座载人飞船创下了1小时34分的载人飞船对接记录。

 飞船是如何与空间站对接的?

 发射飞船和空间站对接,首先飞船发射时候需要和空间站同一个平面,这个一般是靠地球自转到达,所以这种发射有个时间窗口。

 飞船与空间站对接要解决的两个问题

 飞船发射入轨后,会先在更低的轨道开始绕地球运行,需要追上在更高轨道的空间站,就要解决高度差和相位差(角度差)两个问题,一般有两种方法:

 第一种是稳定轨道追逐法,飞船首先解决高度差问题,经过两次加速后达到和空间站同一轨道高度。然后经过多次减速,利用小轨道周期短办法缩短相位差,从而追上空间站。

 稳定轨道追逐法一

 稳定轨道追逐法二

 第二种是同椭圆轨道法,它是先调整角度、然后再调整高度,经过多次调轨,不断逼近空间站轨道。当两者轨道很接近的时候,再从空间站下方、后方缓慢变轨接近。这种方法耗时比较长,一般需要2~3天,但比较稳当。

 同椭圆轨道法

 俄罗斯超快速对接的原因一是国际空间站经过发射点上空时候开始发射,此时相位角差距最小。其次就是在飞行过程不做任何多余飞行,在飞船轨道绕行期间不绕完一圈就开始变轨,这样绕地球不到两圈就可以追上空间站。

 当然,俄罗斯的超快速对接原理看似很简单,但是要对轨道计算、飞船定位、加速增量等各种误差要计算非常精确,这不但需要很深厚的技术积累,还要有丰富的实践经验。

 变轨示意

 有哪些国家掌握天空对接技术?

 目前为止全世界在太空实施的对接已经超过500次,大多数美俄进行的。虽然距离首次对接已经过去了50多年,但世界上仍只有美、俄、中、欧空局及日本独立掌握太空对接技术。

 神舟十二号飞船6小时对接意义

 神舟十二号对接口

 我国神舟十二号飞船采用6小时快速对接模式,展示了我国在航天技术上的深厚积累,可以实施精度要求高、技术难度大的航天活动,也表明我国已经从航天大国开始变成航天强国。2021年5月29日发射的天舟二号货运飞船,也是采用6小时(实际8小时)的快速对接模式,可以说是为载人飞船预先进行了一次演练。

“神舟十二号”与“天和”核心舱自主快速交会对接只需65小时2

 大家有没有注意到,不论是神舟1号发射,还是现在神舟12号发射,都使用的是长征二号F火箭,长征二号F几乎成为了中国航天员的专用“座驾”,发射成功率为100%,那么我们就来了解一下为何长征二号F火箭如此优秀?

 长征二号F火箭全长5834米,由一,二子级结构组成,直径335米,助推器直径225米,整流罩直径38米,起飞质量4798吨,能一次性将84吨有效载荷送入近地轨道,长征二号F推进剂使用的是四氧化二氮和偏二甲肼,起飞推力为604387吨。

 最重要的是,长征二号F可靠性为097,安全性为0997,是我国所有型号火箭中可靠性和安全性最高的火箭,这就是为什么我国要把它作为神舟飞船和中国宇航员的专用“座驾”了。

 长征二号F共发射了15次,共17人次进入太空,神舟五号杨利伟,神舟六号费俊龙和聂海胜,神舟七号翟志刚、景海鹏和刘伯明,神舟九号景海鹏、刘旺和刘洋,神舟十号聂海胜、张晓光和王亚平,神舟十一号景海鹏和陈冬,神舟十二号聂海胜、刘伯明和汤洪波。

 神舟12号飞船正载着三名中国宇航员一步步地接近中国空间站,几个小时之就要与中国空间站交会对接了,届时,中国人将成为中国空间站的首批入住人员,我们终于圆了期待已久的“空间站梦想”。

 众所周知,以美国和俄罗斯为首打造的国际空间站已经运行20多年了,即说名字上带有“国际”两字,但实际上很不称职,美国一直阻止中国人入驻。

 但是现在,并不是我国羡慕美国,反而是美国羡慕我们,因为国际空间站已经衰老,2025年左右退役,而中国空间站才刚刚开始。

1、1969年7月21日,美国的“阿波罗11号”宇宙飞船载着三名宇航员成功登上月球,美国宇航员尼尔·阿姆斯特朗在踏上月球表面这一历史时刻时,曾道出了一句被后人奉为经典的话——这只是我一个人的一小步,但却是整个人类的一大步。

2、阿波罗载人登月工程开始于1961年5月,预计1969年7月20至21日首次实现登月。此后,美国又相继6次发射“阿波罗”飞船,其中5次成功,总共有12名航天员登上月球。整个工程历时约11年,到1972年12月结束,耗资255亿美元。在工程高峰时期,参加工程的有2万家企业、200多所大学和80多个科研机构,总人数超过30万。它是那时人类最宏伟的工程之一。

该工程的第一步是确定登月方案,它包括论证飞船登月飞行轨道和确定载人飞船总体布局。最后选定月球轨道交会方案,相应地确定由指挥舱、服务舱和登月舱组成飞船的总体布局。

为了进行载人登月,美国先实施了四个辅助计划,即在1961年至1965年发射九个“徘徊者”月球轨道器,用以了解未来的“阿波罗”飞船在月面着陆的可能性。在1966年至1968年发射五个“勘探者”月球着陆器,了解月球土壤的理化特性;在1966年至1967年发射三个“月球轨道环形器”,对40多个预选着陆地点进行详细观测,从而选出10个登月点;在1965年至1966年发射10艘“双子座”飞船,进行生物医学研究和飞船机动飞行、对接及舱外活动训练等。

“阿波罗”工程的第三个方面就是研制低轨道运载能力为127吨的大推力“土星5”运载火箭。

研制“阿波罗”飞船是该工程的“重头戏”。飞船的指令舱是航天员生活和工作的地方,也是全飞船的控制中心;服务舱装有主发动机等系统;登月舱由下降级和上升级组成。

载人登月

阿波罗11号搭载登月舱

首次载人登月是由“阿波罗11号”飞船完成的。当时飞船上载有三名航天员,当飞船与“土星5”火箭第三级分离,且飞船沿过渡轨道飞行2.5天后,便开始接近月球,此时飞船服务舱的主发动机减速,使飞船进入环月轨道。接着,两名航天员进入登月舱,并驾驶登月舱与飞船分离,这时飞船指挥舱内的一名航天员继续驾驶飞船绕月球轨道飞行,而另两名航天员则乘登月舱在月面着陆。登月后航天员采集了岩石和土壤(22千克),展开了太阳电池阵,安装了月震仪等。任务完成后,他们乘登月舱的上升级返回月球轨道,与飞船对接,最后返回地球。

1969年11月至1972年12月,美国又陆续发射了“阿波罗”12至17飞船,其中除“阿波罗13号”因故没有登月(航天员安全返回地面),另五艘飞船均登月成功,“阿波罗”15至17飞船的航天员还驾月球车在月面活动,采集岩石。

航天员在月球上钻取了三米的月球岩芯,发现多达57层,每层代表一次陨石冲击,还测量了月球内部发出的热流“阿波罗”工程极为壮观,它激动了无数人的心,使载人登月的千年梦想变成了现实。

飞船 发射日期 航天员 飞行时间 双子星3号 1965年03月23日 维吉尔·格里森、约翰·杨 4小时52分钟31秒 双子星4号 1965年06月03日 詹姆斯·麦克迪维特、爱德华·怀特 4天1小时56分钟2秒 双子星5号 1965年08月21日 戈尔登·库勃、皮特·康拉德 7天22小时55分钟14秒 双子星6A号 1965年12月15日 瓦尔特·施艾拉、托马斯·斯塔福德 1天1小时51分钟24秒 双子星7号 1965年12月04日 弗兰克·博尔曼、詹姆斯·洛威尔 13天18小时35分钟1秒 双子星8号 1966年03月16日 尼尔·阿姆斯特朗、大卫·斯科特 10小时41分钟26秒 双子星9A号 1966年06月03日 托马斯·斯塔福德、尤金·塞尔南 3天0小时20分钟50秒 双子星10号 1966年07月18日 约翰·杨、迈克尔·柯林斯 2天22小时46分钟39秒 双子星11号 1966年09月12日 皮特·康拉德、理查德·戈尔登 2天23小时17分钟8秒 双子星12号 1966年11月11日 吉姆·洛威尔、巴兹·奥尔德林 3天22小时34分钟31秒

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