比美国龙飞船快4倍!神舟12号对接天宫,仅需6.5小时,先进在哪?

2021-06-17 17:21:12 科学时空

距离发射才过去6.5个小时,神舟12号飞船就已经成功与天和号核心舱交会对接完毕!

反观2021年4月23日美国发射的奋进号载人龙飞船马斯克SpaceX研制),花了一天,才成功对接上国际空间站,我们的速度和效率比他们快上近4倍。

龙飞船对接空间站

  • 什么是交会对接

简单来说就是两个航天器在太空中连接到一起,构成一个整体的技术。

其中在两个航天器相互靠近的过程叫做交会,当靠近至一定程度时,就要准备对接了,通过特殊机构连接为一个整体,当然也可以看出,这两个过程实际上是连贯的。

虽然听着简单,但由于太空环境不比地球,航天器的高速移动、轨道变换时机,航天器之间运行轨道所在平面的不同、动力系统的运作,以及整个过程的自主性和安全性都有极其严格的要求,所以这非常考验一个国家航天实力如何。

而且交会对接作为载人航天活动的三大基本技能之一(三个技能分别为:载人天地往返、航天员出舱活动、交会对接),就以我们的天宫空间站为例,比如这次神舟12号飞船要送三位航天员进入,那么就必须要通过交会对接技术实现。

而再往后,空间站的后续建设甚至是空间站建成之后,整个流程中涉及到的:货物补给,科学仪器的装配、空间舱的装配、航天员轮换等等,甚至是意外情况下的营救,都时刻考验着交会对接技术水平的高低。

因而至今为止,世界上掌握交会对接技术的国家也不过中美俄日欧而已,而且这几个国家的水平还不尽相同,其中以中美俄排在前列,毕竟他们都有能力和技术建设自己的空间站嘛。

  • 交会对接有哪些阶段

我们以两个航天器的交会对接为例,其中一个称为目标航天器,另一个称为追踪航天器,其中目标航天器就比如说我们这次的天和号核心舱,而追踪航天器就是神舟十二号。

那么整个交会对接过程可以大致分为三个阶段,分别为:发射变轨、调试逼近、对接合并

简单来讲,首先发射变轨就是指追踪航天器从地表发射至太空,由于直接飞向目标航天器过于困难(因为要考虑到两个航天器所在平面的不同,高度的不同,飞行速度以及角度的不同等等),所以发射之后首先要进入一个低轨道,然后逐步变轨到目标航天器的轨道附近。

而变轨都是采用霍曼变轨原理,也就是从一个轨道到另一个轨道,中途只需要进行两次加速即可。

以去火星的霍曼转移轨道为例

同时在整个变轨飞行的过程中,需要涉及远程和近程导引,毕竟目标和追踪航天器都是处于时刻运动过程中,想要让二者聚到同一空间点上,导引是不可或缺的。

最后当两个航天器所在位置都比较靠近了,这时候就要开始调试逼近了,简单来讲,就是通过动力系统使得两个航天器的相对速度要逼近于零,并且同时还要让空间相隔距离与此同步,也即是最后要能刚好达到零距离。

应用到此次神舟12号与天和号核心舱的对接流程上来,就是:神舟12号来到天和号后下方附近,然后绕飞到正前方,之后就是对接合并,形成一个整体。

  • 几种控制类型?我们的先进之处

简单来讲,交会对接可分为人工控制和自动控制两种,而我们的神舟12号飞船则属于自动控制,如果更加细分的话,则属于自主快速交会对接

其中“自主”体现为:全程不需要人工干预

“快速”则体现在:整个从发射到对接只需要耗时六个半小时左右(6小时快速对接模式)。

而支撑这一技术的就是因为我们首先应用了一个被称为“基于绝对定位数据的快速交会对接自主导航与制导”的方案,在北斗卫星导航系统提供了定位数据前提下,可以实现在全阶段无需人工干预的目标。

其次还有一个技术就是三维实时可视化技术的应用,虽然在全程自主无干预这个技术上我们有信心,但防患未然的措施仍旧需要保留,而这个“三维实时可视化技术”就为我们地面进行全程监控提供了支撑。

简单来讲,在整个交会对接过程中,飞船每秒钟传回地面的数据足足有8个G,按照以往,想要转换这些数据,要耗费一定时长,做不到同步直播的要求。

而现在这个新技术就能让在地面接收到飞船信息后的0.1毫秒内做出反应,将飞船时刻的动态全部显示在大屏幕上。

示意图

也就是说飞船每时每刻的动作都可以做到同步直播的效果,这让地面人员在飞船遇到突发状况时有了挽救的余地。

  • 6.5小时是最快交会对接的速度吗?

说实话,6.5小时在我们普通大众的眼中看来,已经是快到不可思议的程度了,毕竟从偌大个地球,往太空发射飞船,最后还要与另一个航天器,在一个点上进行对接,称之为“万里穿针”一点都不过分。

但实际上,与空间站进行交会对接的最快记录是3小时23分,由2021年4月9日俄罗斯发射的联盟MS-18载人飞船创造(与国际空间站对接)。因为它采用的对接模式是:3小时超快速对接模式。

MS-18 logo

但有一点值得注意,虽然联盟MS-18飞船要比我们快了近三个小时,但由于其在远程导引阶段没有脱离地面的人工干预,因此从技术层面上来讲,我们的自主对接技术更胜一筹。

至于为什么还落后三小时,这是因为除了技术层面,飞船发射时,与目标航天器的时空关系如何,也是一个相当重要的影响因素,再加上俄罗斯从苏联时期沉积下来丰厚的技术和实践经验,能够做到3小时超快速对接,没有问题。

  • 总结

在交会对接后,用不了多久,三位航天员就能进入天和号核心舱啦!

这也意味着天宫终于迎来了第一批“居民”,对于三位航天员来讲,三个月的太空生活终于开始了,在此期间内,他们将完成舱外维修维护、设备更换、科学应用载荷等等太空任务,祝他们一帆风顺!

特别声明:以上内容(如有图片或视频亦包括在内)为自媒体平台“网易号”用户上传并发布,本平台仅提供信息存储服务。

Notice: The content above (including the pictures and videos if any) is uploaded and posted by a user of NetEase Hao, which is a social media platform and only provides information storage services.

相关推荐

热门新闻