NASA 成立以来都有哪些比较知名的航天器

NASA 成立以来都有哪些比较知名的航天器,第1张

NASA成立以来那些著名的航天器

1959 - 1963 水星计划 (Project Mercury)水星计划的目的是验证载人航天的可行性,并抢在俄国人之前把宇航员送上太空(近地轨道)。一共六次任务,完成了首次载人航天飞行、首次近地轨道绕行和首次超过一天的任务。

(水星计划六次载人发射的场景拼图,可见所使用火箭的不同。)

2  196155 Mercury-Redstone 3 / Freedom 7 -第一位美国宇航员:发射升空的水星计划 Freedom 7 飞船,载着航天员 Alan Shepard 完成了美国首次载人航天飞行。飞船完成了时长 15 分钟的亚轨道飞行,达到了 188 km 的远地点高度。

(发射时的场景)

3  1961721 Mercury-Redstone 4 / Liberty Bell 7 - 第二位升空的美国宇航员:设计与前一次任务相同的 Liberty 7 飞船,载着 Gus Grissom(之后丧命于 Apollo 1 任务,后文有提到)完成了第二次亚轨道飞行。返回落海时舱门意外打开,海水瞬间涌入,Gus 险些丧命不过被直升机救起。

(升空前的 Gus Grissom 和他的飞船)

4  1962220 Mercury-Atlas 6 / Friendship 7 - 首位完成近地轨道绕地飞行的美国宇航员:后来当上了俄亥俄州参议员的宇航员 John Glenn 乘 Friendship 7 飞船完成了美国人的首次近地轨道绕地飞行(俄罗斯人的首次是 Yuri Gagarin 在 1961412 完成的,绕地一圈),一共 3 圈。

(升空前的 John Glenn 和他的飞船)

5  1962912 "We choose to go to the Moon":肯尼迪在莱斯大学演讲,提出要在 1970 年到来之前完成登月。

"We choose to go to the moon We choose to go to the moon in this decade and do the other things, not because they are easy, but because they are hard, because that goal will serve to organize and measure the best of our energies and skills, because that challenge is one that we are willing to accept, one we are unwilling to postpone, and one which we intend to win, and the others, too"  

- John F Kennedy

6  1963 - 1966 双子座计划(Project Gemini)<双子座计划的目的是在确定了登月的目标后,验证其可行性。一共十次任务,完成了轨道交会、太空对接、出舱行走等多种登月所必备的技术的可行性验证和试验。

(双子座计划使用飞船的结构示意图 )

7  196563 - 196567 Gemini 4 - 美国宇航员的首次太空行走:宇航员 James McDivitt 和 Ed White 乘双子座 4 号飞船登上太空,并由 Ed White 完成美国宇航员的首次太空行走,时长 22 分钟。

由另一位宇航员 James MvDicitt 记录下的 Ed White 出舱行走的情景(从双子座计划,NASA 开始在太空任务中使用哈苏相机,成像质量更好)

8  1965124 - 19651218 Gemini 7 & Gemini 6A - 首次轨道会合:Gemini 6A 任务原计划由宇航员 Wally Schirra 与 Thomas Stafford 操作双子座 6 号飞船和无人目标飞船进行对接,但是目标飞船发射失败,迫使任务改为和载有宇航员 Frank Borman 和 Jim Lovell 的双子座 7 号飞船进行轨道会合试验,同时确定宇航员在太空生存 2 周的可能性。

(会和后从双子座 7号飞船拍到的双子座 6 号飞船)

9  1966316 - 1966317 Gemini 8 - 首次太空对接:宇航员 Neil Armstrong 和 David Scott 乘双子座 8 号飞船完成与目标飞船的轨道会合后,完成首次太空对接。

(在双子座 8 号飞船中看到的对接目标飞船)

10  1961 - 1972 阿波罗计划 (Apollo program)<阿波罗计划在 1969 年完成了人类首次登月的壮举,实现了肯尼迪设下的目标。总共 11 次载人任务,登月 6 次,共有 12 位宇航员踏上月球表面。原定 10 次登月,有一次失败(阿波罗 13 号),最后三次(阿波罗 18、19 和 20 号)被取消。

阿波罗计划中使用的 Apollo 飞船 和 土星 5(Saturn V)火箭可以说是当时美国举全国之力(阿波罗计划总耗资 239 亿美元,相当于现在的约 1000 亿美元)在短短的几年时间内设计、制造、试验完成的。

(阿波罗飞船在火箭前段整流罩内的示意图)

最前端的是逃逸塔,在发射阶段一旦出现问题,逃逸塔火箭启动将下面的指挥舱(Command Module)带离土星火箭。指挥舱,也是返回舱,是三位宇航员大部分时间所待的地方。与指挥舱连接在一起的是服务舱(Service Module),搭载引擎和燃料、氧气等。下面是登月艇(Lunar Module),土星火箭完成最后一次点火,将飞船送入地月转移轨道后,连为一体的指挥舱与服务舱(Command/Service Module)将会和载有登月艇的火箭分离,旋转 180 度,再和它对接,将登月艇从火箭里 “抽” 出来,完成这个高难度动作后,就可以飞向月球了。登月时,指挥(Commander)和登月舱驾驶员(Lunar Module Pilot)乘登月舱在月球表面着陆。指挥舱驾驶员(Command Module Pilot)在指挥舱中,留在绕月轨道上,等待登月完成后和升空的登月舱会合对接后返回地球。进入大气层之前,月岩样品等被转移至指挥舱,抛弃登月舱和服务舱。随后指挥舱带着三位宇航员重返大气层。

(阿波罗 15 号的指挥/服务舱,由登月舱宇航员拍摄)

登月艇由两部分组成:下半部分是返回时留在月球表面的下降级(Descent Stage),包括着陆下降时用的反推引擎及燃料,和要留在月球表面的科学实验仪器等,在后期的任务中所用的月球车也是放在这个舱里;上半部分是返回时的上升级(Ascent Stage),也有一个引擎,当它点火时,将下面的下降级作为发射台(这也是高难度动作…)。

(阿波罗 16 号的登月舱)

土星火箭高达 110 米,重 3000 吨,其中燃料就有 2500 吨,第一级的五台 F-1 引擎可以产生 3400 吨的推力,可以将 45 吨重的阿波罗飞船送往月球(很多现代火箭的近地轨道运载能力都远低于这个数字)。它是人类有史以来所制造的最大、最重、推力最强劲、运载能力最大(值得一提的是,中国研发中的长征-9 火箭的设计运载能力超过了土星火箭)的火箭。

(从发射架拍到的阿波罗 11 号飞船起飞的场景)

11  1967127 Apollo 1 - 三位宇航员葬身火海:原定于 1967 年 2 月 21 日发射的 AS-204 任务,在之前的一次例行发射演练中,由于座舱失火,导致三名宇航员 Gus Grissom、Ed White 和 Roger Chaffee 丧生,其中前两人都是参加过水星计划和双子座计划的资深宇航员(前面均有提到)。导致起火的原因是座舱中充满了比大气压压力要大的纯氧,同时舱盖是向内开的,以保证不会意外打开。结果电火花造成起火后,火势迅速蔓延,同时三位宇航员无法打开舱盖,最后导致惨剧。

(被烧毁的指挥舱)

12  19681221 - 19681227 Apollo 8 - 人类首次绕月飞行:阿波罗 8 号飞船搭载宇航员 Frank Borman、Jim Lovell 和 William Anders 在历史上首次离开近地轨道,飞向月球。飞船绕月 10 圈,共 20 小时。

阿波罗 8 号宇航员拍摄到的历史上首张地球全景照片(近地轨道距离地球太近,无法拍到完整的地球)

13  1969716 - 1969724 - 人类首次登月:在 8 年之前阿波罗计划启动的时候,NASA 甚至连可以把宇航员送上太空的火箭都没有,而是在弹道导弹上装个载人舱,改装成了美国最早的载人火箭。短短 8 年之后的 1969 年 7 月 20 日,阿波罗 8 号飞船登月成功,Neil Armstrong 和 Buzz Aldrin 踏上了月球表面,赶在 1970 年到来之前完成了肯尼迪设下的 “1970 年前登月” 的目标。指挥舱驾驶员是 Michael Collins。Neil Armstrong 首先出舱,Buzz Aldrin 随后,两人在月球表面活动了 2 小时 30 分钟。

("That's one small step for a man, one giant leap for mankind" 个人的一小步,人类的一大步。安装在登月艇侧面的电视直播摄像机拍到的即将登上月球的 Neil Armstrong)

Buzz Aldrin 拍摄的自己的脚印(虽然这张照片极为有名,但是本来拍摄的目的其实是用来计算月球土壤的硬度等参数的)

(Neil Armstrong 拍摄的 Buzz Aldrin,从面罩反光中可以看到 Armstrong)

14  1970411 - 1970417 Apollo 13 - 一次成功的失败:成功登月 2 次之后,第三次阿波罗任务遇到了前所未有的困难。在飞向月球途中,一次例行的设备检查使得服务舱的氧气罐发生爆炸,三位宇航员 James Lovell、John Swigert 和 Fred Haise 不得不关闭所有仪器设备,转移到登月舱中,将登月舱作为 “救生艇”,在克服了一个接一个的困难,解决了无数的问题之后,三人平安返回。

(分离后拍到的服务舱,氧气罐爆炸将整个面板炸飞)

15  1971726 - 197187 Apollo 15 - 首次使用月球车:在月球表面蹦蹦跳跳实在不爽,搞个月球车吧!于是 NASA 就搞了个月球车…全重仅 220 kg,还可以折叠塞到登月艇里,比 F1 赛车不知道高到哪里去了。

(史上最贵的车)

16  1973 - 1974 天空实验室计划(Skylab)天空实验室计划是 NASA 的空间站计划,阿波罗计划结束后还剩余三枚土星 V 火箭,NASA 决定把它利用起来,用来发射无人的空间站(实际只有第一次天空实验室任务 SL-1 使用了土星 V 火箭,后续任务都是使用的土星 IB 运载火箭,剩余的两枚土星 V 火箭都躺在博物馆里了…- -),后续任务再将宇航员送到空间站里(和中国的天宫计划类似)。

END

真的!信不?照片都出来了!

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。

显然不是假的

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。

阿波罗登月工程

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。

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。

尼尔·奥尔登·阿姆斯特朗 (Neil Alden Armstrong) 1930年8月5日生于俄亥俄州瓦帕科内塔。1955年获珀杜大学航空工程专业理学硕士学位。1949-1952年在美国海军服役(飞行驾驶员)。1955年进入国家航空技术顾问委员会(即后来的国家航空和航天局)刘易斯飞行推进实验室工作,后在委员会设在加利福尼亚的爱德华兹高速飞行站任试飞员。1962年至1970年在休斯敦国家航空和航天局载人宇宙飞船中心任宇航员。1966年3月为“双子星座-8”号宇宙飞船特级驾驶员。

1969年7月20日,美国宇航员尼尔·阿姆斯特朗和巴兹·奥尔德林乘“阿波罗”11号飞船首次登月

1969年7月16日,同奥尔德林和柯林斯(由他担任指令长)乘“阿波罗-11”号宇宙飞船,飞向月球。7月20日,由阿姆斯特朗操纵“飞鹰”号登月舱在月球表面着陆,当天下午10时他和奥尔德林跨出登月舱,踏上月面。阿姆斯特朗率先踏上月球那荒凉而沉寂的土地,成为第一个登上月球并在月球上行走的人。当时他说出了此后在无数场合常被引用的名言:“这是个人迈出的一小步,但却是人类迈出的一大步。”他们在月球上度过21个小时,21日从月球起飞,24日返回地球。同年获总统颁发的自由勋章。

1970年至1971年在华盛顿的国家航空和航天局总部任高级研究和技术办公室副主任。1971年从宇航局退职后,任辛辛那提大学航空工程学教授至1979年。1985年3月任太空问题全国委员会成员。1986年2月任调查航天飞机事故的总统委员会副主席。八十年代起,他还曾担任多所公司的董事或董事长。

1999年7月20日,美国在华盛顿航空航天博物馆举行仪式,纪念人类首次登月30周年。戈尔副总统在仪式上将“兰利金质奖章”授予首次登上月球的美国宇航员尼尔·阿姆斯特朗和他的同伴埃德温·奥尔德林以及驾驶指令舱的迈克尔·柯林斯。

只用六个小时,神舟十二号与空间站核心舱完成对接,航天员快速入驻空间站!经过天舟货运飞船两次快速交会对接的演练,神舟十二号载人飞船第一次使用快速交会对接技术把宇航员送到了中国空间站,以后快速交会对接将成为中国飞船的常态了。那外国的飞船可以进行快速交会对接吗?

一、快速交会对接居然是老技术了

答案可能有点让人意外,不仅美国和俄罗斯都掌握快速交会对接的技术,而且美国和苏联早在上世纪六十年代就开始实践快速交会对接了。中国的天舟飞船和神舟十二号载人飞船都是4圈对接的方案,大概用时6个小时左右。但是美国和苏联当年都实践了更快的交会对接。载人交会对接的记录是美国”双子座11”飞船1966年9月创造的,用时94分钟。无人交会对接记录是苏联创造的,1968年4月“宇宙号213”用时47分钟与“宇宙号212”完成交会对接。

相对于现在的6小时交会对接来说,当年美苏的交会对接要快多了。而且美苏早期的交会对接往往都是快速交会对接。虽然不是6小时对接,但一般都控制在一天以内。按现在的标准,24小时以内完成交会对接叫快速交会对接,2-3天完成的叫慢速交会对接。所以,在上个世纪快速交会对接是常态。

二、美苏为什么放弃了快速交会对接

但是后来美苏不约而同地选择了慢速交会对接。美国放弃快速交会对接的原因很简单,美国宇航员会晕船。不要笑,确实是晕船,只不过他们晕的不是轮船而是载人飞船。用术语说,那叫航天运动病,头晕、恶心、呕吐,还可能有感觉错位的症状。

精挑细选的航天员仍然难以避免太空晕船,有三分之一到一半的宇航员可能会有航天运动病。美国为了保障对接精度,往往都是采用手动交会对接,如果航天员晕船的话,对接很容易失败。一般来说,发射后很快就会有晕船的症状,8-12小时是比较严重的时候,这时候如果操作飞船的话,很容易出现失误。但是,30多个小时以后,症状就会缓解,美国选择50小时的交会对接方案,可以明显减少航天运动病的影响,确保交会对接的成功。

苏联早期的交会对接使用自动方案,可以减少航天员操作的影响,所以苏联使用快速交会对接的次数比较多。但是,由于快速交会对接对轨道控制和发射精度的要求比较高,失误的概率就会比较大,后来苏联也逐步放弃快速交会对接了。中国最初的交会对接操作也都是慢速交会对接。

三、快速交会对接的难点在哪里

到了2012年,俄罗斯航天局验证了新设计的一个四圈对接方案,再次实现了飞船跟空间站的快速交会对接。这时候距离人类上一次快速交会对接已经过去26年了。在货运飞船试验成功以后,开始在载人飞船上使用,此后,这个方案一直被俄罗斯的飞船所采用。这个四圈对接方案,就是我们国家神舟十二号采用的方案。

要说这个快速对接方案难在哪里?主要还是发射难度和轨道控制难度。载人飞船发射以后,开始追赶空间站,只要追上空间站完成对接就可以了。看起来很简单,不断加速就可以了。实际上,这个追赶的过程涉及两个复杂的因素。

第一个因素,飞船和空间站都不是走直线,而是围着地球转圈,飞船追赶空间站的过程中实际上是小圈变大圈的过程,而且最后两个轨道差不多大的时候,距离上必须很接近才行。如果它俩的轨道一样,但距离非常远,比如一个在地球这边,另一个在地球另一边,那就追赶失败了。必须调整轨道,重新追赶。

第二个因素,飞船和空间站都围着地球转圈,但是他两一开始并不在一个平面上,这样仅靠加速小圈变大圈是追不上的。飞船在加速调整轨道的时候,还要调整轨道的角度,让自己的轨道和空间站的轨道进入同一个平面里来。这就要求飞船发射的时候,自己的轨道和空间站的轨道之间的夹角不能太大,太大了调整起来就会比较困难。

快速交会对接要求两个轨道的夹角越小越好,比如四圈对接方案要求夹角小于30度。要想让两个轨道的夹角小,那就得严格控制火箭的发射窗口。普通的慢速交会对接,每天都有发射窗口,发射出去以后,有两天的时间从容调节轨道。但是四圈交会对接每三天才有一次发射窗口,而且窗口期很窄,对火箭的准时发射要求非常高。一旦快速交会对接轨道控制不好,就得改成慢速交会对接慢慢调整轨道。

四、快速交会对接有优势

上世纪,测控精度等方面的难度比较大,维持快速交会对接比较费劲,还容易失误。到了这些年,自动化技术越来越高,轨道控制能力越来越强,对于航天大国俄罗斯、中国和美国来说快速交会对接已经没有难度了,反而会有很多好处。

比如,可以让货物尽快送到空间站,有些特殊的货物需要快速送达,太慢了就会影响后面的时间质量。除了实验物品外,像新鲜的水果,6小时送达和50小时送达的效果也是不一样的吧。再比如,航天员在飞船里待着,显然不如尽快进入空间站舒服。现在对快速交会对接有了一定的需求,所以俄罗斯和中国都采用了快速交会对接。俄罗斯近期还用货运飞船试验了3小时40分快速对接。

按理说美国的龙飞船也可以实现快速交会对接,但暂时还没有实施,估计以后也会实施的,应该也是先用货运飞船做试验。至于欧空局、日本和印度有没有这个能力,应该说暂时还没有实践经验,需要练习才能掌握。

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