航天對(duì)接機(jī)構(gòu)（航天對(duì)接機(jī)構(gòu)地面測(cè)試關(guān)鍵技術(shù)與系列裝備）

大家好！今天讓創(chuàng)意嶺的小編來大家介紹下關(guān)于航天對(duì)接機(jī)構(gòu)的問題，以下是小編對(duì)此問題的歸納整理，讓我們一起來看看吧。

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文章目錄列表:

• 1、神舟飛船發(fā)射時(shí)航天員位于火箭的什么部位?

• 2、從航天員“手控遙操作”看空間交會(huì)對(duì)接技術(shù)

• 3、航天器在空間是怎樣對(duì)接的？

• 4、天宮一號(hào)和神州八號(hào)的對(duì)接原理

一、神舟飛船發(fā)射時(shí)航天員位于火箭的什么部位?

“神舟”飛船發(fā)射時(shí)，航天員都坐在火箭的返回艙內(nèi)。返回艙在火箭的整流罩外面有一面國(guó)旗，國(guó)旗的上面就是返回艙所處的位置。

航天員進(jìn)艙是發(fā)射程序中一項(xiàng)重要工作。進(jìn)艙時(shí)間非常講究，過早不行，過晚也不行。航天員進(jìn)艙一般是在各系統(tǒng)狀態(tài)穩(wěn)定、主要功能檢查完成后，要盡可能接近火箭點(diǎn)火時(shí)間，以降低航天員風(fēng)險(xiǎn)。

進(jìn)艙時(shí)間早了，航天員等待時(shí)間過久，心理上可能產(chǎn)生緊張情緒，排便、排尿、飲水需求也將隨時(shí)間延長(zhǎng)而增加；但也不能過晚進(jìn)艙，免得影響發(fā)射塔飛船艙段工作平臺(tái)的撤收，且進(jìn)艙后，航天員還要完成各種準(zhǔn)備工作，時(shí)間倉促容易忙中出錯(cuò)。因此，航天員進(jìn)艙一般選擇在點(diǎn)火前2～3小時(shí)。

航天員進(jìn)艙的時(shí)候，操作人員先把火箭上的航天員進(jìn)出艙口（大約1.2米寬、1.2米高）打開，再把里面飛船上正對(duì)著艙口的返回艙口打開，讓航天員在操作人員的協(xié)助下進(jìn)入艙內(nèi)。進(jìn)艙后，航天員首先要入座，檢查艙內(nèi)狀態(tài)。

而后連接通信和數(shù)據(jù)傳輸插頭，連接航天服的通風(fēng)、供氧軟管等，再檢查航天服氣密性，還要給座艙配氣、檢查天地通話、飛船儀表板顯示等，最后調(diào)節(jié)束縛帶的松緊度，關(guān)閉面窗，等待發(fā)射。當(dāng)所有狀態(tài)確認(rèn)正常以后，操作人員依次關(guān)閉返回艙口蓋和整流罩上的艙口，并鎖上。

飛船結(jié)構(gòu)

載人飛船是目前最小的一種載人航天器，僅能往返使用一次，在太空軌道上一般能單獨(dú)飛行數(shù)天到十幾天，也可作為往返于地面和空間站之間或地面和月球以及地面和行星之間的“渡船”，還能與空間站或其他航天器對(duì)接后進(jìn)行聯(lián)合飛行。

1、座艙是載人飛船的核心，通常采用無翼的大鈍頭旋轉(zhuǎn)體，有的是球形，有的是鐘形，采用這種外形具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工程上易于實(shí)現(xiàn)等特點(diǎn)。當(dāng)飛船再入大氣層時(shí)，座艙在距地面40km左右高空就能急劇減速，造成峰值減加速度（也叫最大過載）為8g左右（采用半彈道式路徑返回方式可達(dá)3~4g）。

這樣的減加速度，經(jīng)過選拔和訓(xùn)練的航天員是可以承受的。座艙一般均有視野開闊的舷窗，以便航天員觀察發(fā)射前的準(zhǔn)備活動(dòng)、在軌交會(huì)對(duì)接情況、返回點(diǎn)火時(shí)的姿態(tài)和再入著陸的地面情況等。俄羅斯航天員曾多次在自動(dòng)對(duì)接系統(tǒng)失靈情況下，通過舷窗進(jìn)行手動(dòng)對(duì)接獲得成功。

2、服務(wù)艙又叫推進(jìn)艙、設(shè)備艙或儀器艙，它一般緊接在座艙后面。通常安裝推進(jìn)系統(tǒng)、電源、氣瓶和水箱等設(shè)備，起保障和服務(wù)作用，為飛船提供動(dòng)力，為航天員提供氧氣和水。

3、軌道艙也稱工作艙，它位于座艙前面，是為了增加航天員的活動(dòng)空間。一般是航天員在軌工作場(chǎng)所，里面裝有多種試驗(yàn)設(shè)備和實(shí)驗(yàn)儀器。

4、氣閘艙是航天員在軌出艙時(shí)，保證飛船艙內(nèi)氣體不致全部漏到宇宙空間的設(shè)備，即供航天員進(jìn)入太空或由太空返回用的氣密性裝置。在2艙式飛船中它是座艙的一部分，在3艙式飛船中它是軌道艙的一部分。

5、對(duì)接機(jī)構(gòu)也叫對(duì)接艙，它與座艙或軌道艙相連，用于與其他飛船或空間站對(duì)接和鎖緊。

6、載人飛船的應(yīng)急救生裝置，用于保障在緊急情況下使航天員安全返回地面，或轉(zhuǎn)移到其他載人航天器上?，F(xiàn)有彈射座椅、救生塔、分離座艙和載人機(jī)動(dòng)裝置幾種。

為了保證航天員能夠進(jìn)入太空和安全地返回地面，載人飛船一般設(shè)有結(jié)構(gòu)分系統(tǒng)、生命保障分系統(tǒng)、熱控制分系統(tǒng)、姿態(tài)控制與軌道控制分系統(tǒng)、推進(jìn)分系統(tǒng)、無線電通信與測(cè)控分系統(tǒng)、電源分系統(tǒng)、儀表與照明分系統(tǒng)和返回著陸系統(tǒng)等多個(gè)分系統(tǒng)。

其中生命保障分系統(tǒng)、應(yīng)急救生分系統(tǒng)、儀表與照明分系統(tǒng)等為載人航天器特有的。因而比無人衛(wèi)星復(fù)雜得多，是人類航天技術(shù)的一次突破性飛躍。

二、從航天員“手控遙操作”看空間交會(huì)對(duì)接技術(shù)

1月8日上午，神舟十三號(hào)航天員乘組在地面 科技 人員的密切協(xié)同下，在空間站核心艙內(nèi) 采取手控遙操作方式 ，圓滿完成了天舟二號(hào)貨運(yùn)飛船與空間站組合體交會(huì)對(duì)接試驗(yàn)。這是我國(guó)航天員首次在軌進(jìn)行手控遙操作試驗(yàn)。什么是手控遙操作？與之前載人飛船手控交會(huì)對(duì)接相比有何難點(diǎn)和特點(diǎn)？國(guó)內(nèi)外技術(shù)應(yīng)用有什么區(qū)別？

什么是手控遙操作？

手控遙操作是由航天員在軌利用手動(dòng)技術(shù)對(duì)飛船進(jìn)行遙控操作，控制貨運(yùn)飛船與空間站進(jìn)行交會(huì)對(duì)接，是專門為無人來訪飛行器配備的功能，和神舟載人飛船的手控交會(huì)對(duì)接類似。

航天員在空間站核心艙里，通過遠(yuǎn)程的方式“駕駛”貨運(yùn)飛船與空間站進(jìn)行對(duì)接。 整個(gè)過程中，航天員的視角是從飛船“看向”空間站的，仿佛坐在貨運(yùn)飛船里 。航天員面對(duì)的儀表系統(tǒng)、操作手柄等等，和此前神舟飛船上實(shí)施的兩次手控交會(huì)對(duì)接大同小異， 最大限度減小了航天員的訓(xùn)練難度，減輕了操作、識(shí)別的負(fù)擔(dān) 。

隨著人類對(duì)太空 探索 的深入進(jìn)行，航天器交會(huì)對(duì)接技術(shù)是發(fā)展航天技術(shù)的關(guān)鍵部分之一，是體現(xiàn)國(guó)家綜合國(guó)力和航天 科技 的重要標(biāo)志。自1966年美國(guó)第一次成功實(shí)現(xiàn)空間交會(huì)對(duì)接以來，空間對(duì)接和分離技術(shù)作為航天技術(shù)的一個(gè)重要發(fā)展方向，得到了快速發(fā)展。

迄今為止， 包括美國(guó)、俄羅斯、歐洲航天局、日本和中國(guó)都在大力研究航天器交會(huì)對(duì)接和分離技術(shù) ，并已經(jīng)完成了上百次的交會(huì)對(duì)接和分離任務(wù)。例如，美國(guó)的登月飛行中利用登月艙與“阿波羅”飛船的交會(huì)對(duì)接，蘇聯(lián)利用聯(lián)盟號(hào)飛船與和平號(hào)空間站的交會(huì)對(duì)接等。

航天器交會(huì)對(duì)接和分離技術(shù)已被公認(rèn)為航天領(lǐng)域的重要技術(shù)之一，成功的交會(huì)對(duì)接并有效分離對(duì)于許多航天任務(wù)來說是必不可少的，比如空間站補(bǔ)給、航天員輪換等。

如何進(jìn)行手控遙操作？

以此次試驗(yàn)為例，神舟十三號(hào)航天員乘組在核心艙發(fā)出控制指令，讓天舟二號(hào)先與核心艙分離，然后航天員手動(dòng)控制整個(gè)貨運(yùn)飛船的位置和姿態(tài)，撤到前向的一定距離，然后再次控制它來進(jìn)行對(duì)接，一直到鎖緊完成。

與之前相比有什么難點(diǎn)/特點(diǎn)？

與載人飛船的手控交會(huì)對(duì)接相比，貨運(yùn)飛船的手控遙操作有著自己的難點(diǎn)和特點(diǎn)。在操作的響應(yīng)速度和運(yùn)動(dòng)的敏捷性上， 載人飛船與貨運(yùn)飛船的區(qū)別，就如同開轎車和開貨車。 其原因有二：一是貨運(yùn)飛船的手控遙操作需要把貨運(yùn)飛船上的攝像機(jī)“看到”的圖像傳到空間站，空間站上的航天員需要把指令傳回給貨運(yùn)飛船， 一來一回，就造成了航天員反應(yīng)和執(zhí)行指令的延時(shí) ；二是貨運(yùn)飛船要比載人飛船重，平移加速度小，因此 動(dòng)作不敏捷 。

對(duì)空間站建設(shè)有何重要意義？

遙操作交會(huì)對(duì)接試驗(yàn)對(duì)于空間站的建造非常重要，載人飛船可以通過航天員駕駛飛船，手動(dòng)操作與空間站完成對(duì)接。而貨運(yùn)飛船則不同， 一旦自動(dòng)交會(huì)對(duì)接功能失效，貨運(yùn)飛船將無法和空間站對(duì)接 ，導(dǎo)致任務(wù)失敗，所以貨運(yùn)飛船就必須具備遙控操作的功能，與自動(dòng)交會(huì)對(duì)接技術(shù)互為備份。 此次試驗(yàn)， 初步驗(yàn)證了空間站與來訪飛行器手控遙操作系統(tǒng)的功能、性能以及天地間協(xié)同工作程序的合理性。

我國(guó)：自控為主、手控為輔

在前期的 探索 實(shí)踐中，我國(guó)已經(jīng)進(jìn)行多次空間交會(huì)對(duì)接試驗(yàn)，解決了空間交會(huì)對(duì)接的問題， 掌握了交會(huì)對(duì)接全自動(dòng)控制技術(shù)及飛船航天員手動(dòng)控制技術(shù) 。神舟九號(hào)航天員劉旺在太空打出一個(gè)漂亮的“十環(huán)”，證明了我國(guó)航天員具有高超的、世界一流的手動(dòng)操作水平與優(yōu)秀的心理素質(zhì)。此后的例行飛行中， 交會(huì)對(duì)接采用自控為主、手控為輔的方式，以減輕航天員的負(fù)荷 。在自動(dòng)控制出現(xiàn)故障的情況下，或遭遇突發(fā)事件時(shí)（如面臨軌道碎片碰撞危險(xiǎn)），航天員將手動(dòng)介入，執(zhí)行飛行命令。

國(guó)際：手動(dòng)與自動(dòng)控制相結(jié)合

對(duì)接機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的最基本原則是在保證機(jī)構(gòu)具備所要求的功能的同時(shí)，還要有高可靠性和盡可能小的重量，因此國(guó)際上一般應(yīng)用 遠(yuǎn)距離采用自動(dòng)和近距離采用手動(dòng)與自動(dòng)相結(jié)合 的方案，這樣既比較安全可靠又能保證足夠精度，并實(shí)現(xiàn)軟對(duì)接。當(dāng)最終逼近階段的自控飛行范圍不易掌握時(shí)，采用人工控制后可提高任務(wù)成功率。

在突破和掌握近地軌道長(zhǎng)期有人駐留和有人參與近地空間應(yīng)用等相關(guān)技術(shù)的基礎(chǔ)上，載人登月、載人小行星探測(cè)、載人火星探測(cè)等載人深空 探索 活動(dòng)成為國(guó)際上重要發(fā)展方向，而交會(huì)對(duì)接技術(shù)是實(shí)現(xiàn)未來載人深空 探索 任務(wù)的重要手段。交會(huì)對(duì)接技術(shù)還需進(jìn)一步發(fā)展，包括有效和經(jīng)濟(jì)的交會(huì)對(duì)接系統(tǒng)策略、權(quán)衡使用自主和有人控制方法、發(fā)展先進(jìn)敏感器技術(shù)和發(fā)展交會(huì)對(duì)接機(jī)構(gòu)等，以滿足未來任務(wù)的需求。

來源 | 中國(guó)載人航天

三、航天器在空間是怎樣對(duì)接的？

要使2個(gè)或2個(gè)以上航天器在軌道上預(yù)定位置和時(shí)間相會(huì)，并在結(jié)構(gòu)上連接起來，這個(gè)過程就叫對(duì)接過程。

航天器在空間飛行的速度是很快的，要使它們交會(huì)并對(duì)接，當(dāng)然不是件容易的事。好在這一切都可通過航天器軌道控制和航天器姿態(tài)控制加以實(shí)現(xiàn)，其過程主要通過航天器控制系統(tǒng)完成。

1965年12月15日，實(shí)現(xiàn)了“雙子星座”7號(hào)和“雙子星座”6號(hào)在空間交會(huì)，當(dāng)時(shí)它們?cè)谕卉壍郎线\(yùn)行，又是同一速度，兩個(gè)航天器僅相隔10厘米，這是世界上第一次實(shí)現(xiàn)航天器空間交會(huì)。1968年10月26日，蘇聯(lián)“聯(lián)盟”2號(hào)和“聯(lián)盟”3號(hào)又成功地實(shí)現(xiàn)了空間軌道自動(dòng)交會(huì)。這為實(shí)現(xiàn)對(duì)接積累了經(jīng)驗(yàn)。

對(duì)接是通過專門裝置使航天器與對(duì)接目標(biāo)互相接觸，并由對(duì)接機(jī)構(gòu)把兩者連接成為一個(gè)整體。對(duì)接通常都是在宇航員的指揮和操縱下進(jìn)行的。例如，“雙子星座號(hào)飛船和“阿金納”號(hào)火箭的對(duì)接過程，就是這樣完成的：當(dāng)兩者相距僅300米左右，相對(duì)速度為1.5～3米/秒時(shí)，宇航員通過手控調(diào)整飛船完成對(duì)接，隨后“阿金納”號(hào)火箭的對(duì)接環(huán)與飛船的小頭緊密配合，連成一個(gè)整體。

四、天宮一號(hào)和神州八號(hào)的對(duì)接原理

神舟八號(hào)和神舟九號(hào)的對(duì)接過程基本是一致的，只不過是兩飛船的任務(wù)不同，神八是為了實(shí)行我國(guó)首次的空間交匯對(duì)接任務(wù)，而神九首先是為了實(shí)施我國(guó)首次載人交匯對(duì)接，并且鞏固這項(xiàng)技術(shù)。其次就是在空間實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行科學(xué)實(shí)驗(yàn)。

對(duì)接過程基本分為以下步驟：

1.神舟八號(hào)（神舟九號(hào)）、天宮一號(hào)進(jìn)入對(duì)接軌道。

2.兩飛行器相對(duì)飛行。

3.對(duì)接前神舟八號(hào)（神舟九號(hào)）分別在幾個(gè)停泊點(diǎn)短暫停泊，調(diào)整姿態(tài)。

4.兩飛行器以每秒0.2m的速度緩緩靠近。

5.在自動(dòng)對(duì)接系統(tǒng)(航天員手動(dòng)對(duì)接系統(tǒng))的精確控制(操作)下，對(duì)接機(jī)構(gòu)捕獲。

6.緩沖，對(duì)接機(jī)構(gòu)拉回、鎖緊。

7.形成組合體飛行模式。

以上是一個(gè)簡(jiǎn)化了的步驟，如不明白，請(qǐng)追問或參考神舟八號(hào)、神舟九號(hào)百度百科。

以上就是關(guān)于航天對(duì)接機(jī)構(gòu)相關(guān)問題的回答。希望能幫到你，如有更多相關(guān)問題，您也可以聯(lián)系我們的客服進(jìn)行咨詢，客服也會(huì)為您講解更多精彩的知識(shí)和內(nèi)容。

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