空間交會對接

空間交會對接，簡稱交會對接，是指兩個航天器(宇宙飛船、航天飛機等)在空間軌道上會合并在結構上連成一個整體的技術，它是實現航天站、航天飛機、太空平臺和空間運輸系統的空間裝配、回收、補給、維修、航天員交換及營救等在軌道上服務的先決條件。

過程

在交會對接過程中，追蹤飛行器的飛行可以分為以下四個階段：

遠程導引段：在地面測控的支持下，追蹤飛行器經過若干次變軌機動，進入到追蹤航天器上的敏感器能捕獲目標飛行器的范圍(一般為15～100千米)。

近程導引段：追蹤飛行器根據自身的微波和激光敏感器測得的與目標飛行器的相對運動參數，自動引導到目標飛行器附近的初始瞄準點(距目標飛行器0.5～1千米)。

最終逼近段：追蹤飛行器首先捕獲目標飛行器的對接軸，當對接軸線不沿軌道飛行方向時，要求追蹤飛行器在軌道平面外進行繞飛機動，以進入對接走廊，此時兩個飛行器之間的距離約100米，相對速度約1～3米/秒。

對接停靠段：追蹤飛行器利用由攝像敏感器和接近敏感器組成的測量系統精確測量兩個飛行器的距離、相對速度和姿態，同時啟動小發動機進行機動，使之沿對接走廊向目標最后逼近。在對接前關閉發動機，以0.15～0.18米/秒的停靠速度與目標相撞，最后利用栓-錐或異體同構周邊對接裝置的抓手、緩沖器、傳力機構和鎖緊機構使兩個飛行器在結構上實現硬連接，完成信息傳輸總線、電源線和流體管線的連接。

方式

交會對接飛行操作，根據航天員介入的程度和智能控制水平可分為手控、遙控和自主3種方式。

類型

航天器空間交會對接技術的實施必須由高級控制系統來完成，根據航天員及地面站的參與程度可將控制方式劃分為如下四種類型：

（1）遙控操作：追蹤航天器的控制不依靠航天員，全部由地面站通過遙測和遙控來實現，此時要求全球設站或者有中繼衛星協助。

（2）手動操作：在地面測控站的指導下，航天員在軌道上對追蹤航天器的姿態和軌道進行觀察和判斷，然后動手操作。這是目前比較成熟的方法。

（3）自動控制：不依靠航天員，由船載設備和地面站相結合實現交會對接。該控制方法亦要求全球設站或有中繼衛星協助。

（4）自主控制：不依靠航天員與地面站，完全由船上設備自主實現交會對接。

從本質上說，上述分類可歸結為人工控制方式或自動控制方式。迄今為止，美國較多應用人控方式，而前蘇聯/俄羅斯則主要采用自控。

其中，自主交會對接由于敏感器和控制器(計算機)的作用，一般都反應迅速而準確。自主交會對接系統比較復雜，而且技術上難度較大。前蘇聯已經進行了多次實驗，并且獲得成功。隨著今后計算機和空間機器人迅速的發展，自主交會對接是今后發展的方向。

自動和自主會對接最關鍵的技術是測量方法和敏感器。由于交會對接各階段測量范圍和精度不同，需要采用多種測量方法和敏感器，很難用一種敏感器完成整個交會對接的測量任務。遠距離一般采用交會雷達，近距離可用電視攝像和光學成像敏感器。

目前，兩個航天器在確定的時間和空間實現交會，這個控制技術發展已比較成熟，應用也比較廣泛，一般采用遠程和近程制導來實現。為了避免星上設備過重或者技術過于復雜，過去遠程制導由地面站控制，近程制導大部分由星上自主進行。目前，由于計算機和自主導航技術的不斷發展，遠程和近程制導全部都在星上自主完成，技術上也是完全可能的。

空間交會控制系統設計指標為燃料消耗量、交會花費時間和交會終點所達到的精度三方面。在系統設計中若需要滿足某一個指標為主，而其他兩個指標處在從屬地位，一般應用系統工程方法，根據空間交會和對接的具體任務，全面論證這三方面指標的相互關系和主從關系。

來源：中國載人航天工程網 編輯：寧波