空间交会
太空会合指两个太空载具，通常其中一个是太空站，抵达同一个轨道，并且距离非常接近（目视距离）时的轨道操纵。
太空会合要求两个太空载具保持非常精确相等的轨道速度，才能保持两者间的固定距离。会合后未必会进行对接，也就是两者接合在一起使两者能互连。
太空会合的技术也能用于使太空船降落在重力微弱的天体上。例如要登陆火星的卫星，必须让太空船与火卫保持一样的轨道速度，接下来的下降步骤也与太空对接类似。
历史
[编辑]苏联第一次载人太空飞行的东方计划里，曾在短时间内从同一发射架，只隔一两天发射两个太空船（1962年东方3号、东方4号，1963年东方5号、东方6号）。这两次火箭的导引系统都将两个太空船发射至几乎完全相同的轨道。然而因为东方太空船缺乏轨道操纵的推进器，因此无法达成会合。虽然一开始两者间距离仅有5至6.5公里，但后来逐渐漂离至数千公里远。
1963年，日后成为阿波罗登月太空人的伯兹·艾德林提交了博士论文，题目为载人轨道会合的视线导引技术 (Line-Of-Sight Guidance Techniques For Manned Orbital Rendezvous) [1] 作为NASA太空人，他"将复杂的轨道力学翻译成平易近人的飞行计划给我的同僚看" [2]
首次尝试失败
[编辑]第一次太空会合的尝试发生在1965年6月3日。美国太空人詹姆斯·麦克迪维特试著操作双子星4号太空船与已使用完毕的泰坦火箭2型火箭会合。但因距离感的问题，还有火箭因推进剂排气而不断移动的问题，他无法靠得更近也无法保持位置。[3] 最主要失败的原因，是当时NASA工程师并不了解会合时所需要的轨道力学。 仅仅只将太空船指向目标再推进，并无法达成会合。如果目标在同一轨道的前面，后者增加速度则会同时提升高度，反而远离目标。 正确的做法是改变追逐者的轨道，让会合的目标追上或被追上，然后再移动到同一轨道使得两者相对速度为零。 [4]
双子星计划工程师André Meyer后来评论, "会合发生的错误有个很好的解释" 太空人就像任何一个在林顿·约翰逊太空中心的人一般，"完全无法了解轨道力学的作用。因此，我们全都变得很聪明而且将太空会合机动臻至完美，后来阿波罗计划就用上了。"
——[4]
首次成功会合
[编辑]第一次成功的会合由美国太空人华尔特·舒拉在1965年12月15日达成。他将双子星6号移动至姐妹船双子星7号旁仅仅1英尺（30公分）。 太空船并无对接设备，但足足保持固定位置达20分钟。
首次对接
[编辑]首次有两艘太空船对接是发生在1966年3月16日，双子星8号在尼尔·阿姆斯壮的指挥下与无人目标太空船会合。双子星6号原本会是第一次对接，但该次任务所需的目标太空船发射失败，所以对接计划取消。[5]
苏联在1967年10月30日使用Cosmos 186及Cosmos 188太空船进行了第一次自动无人对接。 [6]
第一位尝试手动对接的苏联太空人是格奥尔基·别列戈沃伊，他在1968年10月将联盟3号与无人的联盟2号对接却失败。他将太空船间的距离从200公尺降到仅仅1英尺（30公分），但在用尽机动燃料前来不及对接。
苏联第一次成功的载人太空船对接发生在1969年1月16日，联盟4号与联盟5号对接，并交换两位太空人组员。
第一次两个不同国家的太空载具对接发生在1975年6月17日，在阿波罗-联盟测试计划中，阿波罗太空船与一艘联盟号太空船对接。
第一次多重对接发生在1978年1月，联盟26号与联盟27号都与礼炮6号太空站对接。
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用途
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每次太空船要将太空人或补给送上太空站时，就需要进行太空会合。第一次与太空站的会合发生在1971年6月7日由联盟11号太空船与礼炮1号会合。载人太空任务已成功与6个礼炮太空站，天空实验室，和平号及国际太空站会合过。目前联盟号大约每六个月运送太空人上下国际太空站。
步骤与方法
[编辑]标准的会合及对接技巧是让一个主动的太空船接近一个被动的目标。这技术已经成功展示在双子星，阿波罗，阿波罗/联盟号，礼炮号太空站，天空实验室，和平号，国际太空站及神舟等太空计划中。
会合步骤
[编辑]太空会合由一个主动的追逐者太空载具以及一个被动的太空载具组成，可以分成几个阶段，通常始于两个太空载具位于不同轨道，距离超过1000公里远:[7]
| 阶段 | 距离 | 此阶段一般时间长度 |
|---|---|---|
| Drift Orbit A (视线之外，无接触) |
>2 λmax[8] | 1 至 20 天 |
| Drift Orbit B (视线接触内) |
2 λmax to 1千米（3,300英尺） | 1 至 5 天 |
| 近接操作 A | 1,000—100米（3,280—330英尺） | 1 至 5 orbits |
| 近接操作 B | 100—10米（328—33英尺） | 45 – 90 分钟 |
| 对接 | <10米（33英尺） | <5 分钟 |
有很多种太空船操作技巧可用于进行平移，转动的机动以作为近接及对接操作。[9]
进场方法
[编辑]V-bar法
[编辑]R-bar法
[编辑]Z-bar法
[编辑]参见
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参考资料
[编辑]- ^ Buzz Aldrin. Orbital Rendezvous. [2014-05-26]. （原始内容存档于2011-10-09）.
- ^ Buzz Aldrin. From Earth to Moon to Earth (PDF). [2014-05-26]. （原始内容 (PDF)存档于2014-05-27）.
- ^ Oral History Transcript / James A. McDivitt （页面存档备份，存于互联网档案馆） / Interviewed by Doug Ward / Elk Lake, Michigan – June 29, 1999
- ^ 4.0 4.1 Gemini 4. Encyclopedia Astronautica. [2014-05-26]. （原始内容存档于2010-11-29）.
- ^ 存档副本. [2014-05-26]. （原始内容存档于2020-04-03）.
- ^ NSSDC ID: 1967-105A[失效链接] NASA, NSSDC Master Catalog
- ^ Wertz, James R.; Bell, Robert. Autonomous Rendezvous and Docking Technologies – Status and Prospects (PDF). SPIE AeroSense Symposium. Space Systems Technology and Operations Conference, Orlando Florida, April 21–25, 2003. 2003, 5088: 20. Bibcode:2003SPIE.5088...20W. S2CID 64002452. doi:10.1117/12.498121. Paper 5088-3. （原始内容 (PDF)存档于2012-04-25）.
- ^ λmax is the angular radius of the spacecraft’s true horizon as seen from the center of the planet; for LEO, it is the maximum Earth central angle from the altitude of the spacecraft.
- ^ Lee, Daero; Pernicka, Henry. Optimal Control for Proximity Operations and Docking (PDF). Int’l J. of Aeronautical & Space Science. 2010, 11 (3): 206–220 [November 3, 2011]. Bibcode:2010IJASS..11..206L. doi:10.5139/IJASS.2010.11.3.206. （原始内容 (PDF)存档于2012年3月31日）.
