俄罗斯进步M-M货运飞船伸出对接用的杆准备对接
苏联航天员沙塔洛夫在示意“联盟”5号与“联盟”4号的对接过程
苏联人完成了无人对接
回首二:1967年10月30日,苏联先后发射了2艘不载人的联盟号飞船——宇宙-186、188,成功进行了世界上第一次无人航天器自动交会对接。其中宇宙-186为追踪飞行器,宇宙-188为目标飞行器。它们采用“针”模拟测量系统和无通道的“杆-锥”式对接机构。
1967年10月27日,宇宙-186率先上天;同年10月30日,宇宙-188被发射到距宇宙-186相差24千米的轨道上。此后,先通过地面站的导引指令,使宇宙-186进行交会机动,并进行姿态调整,宇宙-188也进行姿态调整,保持与宇宙-186的相对指向。接着,这2艘飞船启动“针”模拟测量系统,即用雷达和计算机系统测量彼此之间的相对距离、相对速度、相对角速度、相对方位角,并逐渐接近。当相对距离为350米、彼此之间的相对速度降到2米/秒时,进入最终逼近阶段。在最终逼近阶段,宇宙-188利用姿态控制推力器保持与宇宙-186同轴,宇宙-186伸出可伸缩的对接探杆,插到宇宙-188的接纳锥中,实现对接。
技术解析:手动控制和自动控制
航天器空间交会对接技术的实施必须由高级控制系统来完成,根据航天员及地面站的参与程度可将控制方式划分为如下四种类型:
(1)遥控操作:追踪航天器的控制不依靠航天员,全部由地面站通过遥测和遥控来实现,此时要求全球设站或者有中继卫星协助。
(2)手动操作:在地面测控站的指导下,航天员在轨道上对追踪航天器的姿态和轨道进行观察和判断,然后动手操作。
(3)自动控制:不依靠航天员,由船载设备和地面站相结合实现交会对接。该控制方法亦要求全球设站或有中继卫星协助。
(4)自主控制:不依靠航天员与地面站,完全由船载设备自主实现交会对接。
从本质上说,上述分类可归结为人工控制方式或自动控制方式。
用手动控制来完成空间交会对接成功率高,但缺点是工作时间长,从几个小时到几天,而且劳动强度很大,此外还受空间环境条件(如光照)的严格限制等。用自动控制来完成空间交会对接不需考虑人员的安全和救生问题,但需要分布很广的地面站或中继卫星,花费巨大。
两个拟交会对接的航天器在相距较远时一般都采用自动控制,在相距较近时,美国采用手动控制,俄罗斯仍采用自动控制,只有在自动控制失败时才采用手动控制。这可能是由于其地理位置决定的,俄罗斯横跨欧亚大陆,因此可以满足自动控制中地面站数量的要求,美国则达不到这样的条件。
未来的发展趋势是人工控制和自动控制相结合,以提高交会对接的灵活性、可靠性和成功率。