空间交会对接

空间交会对接，简称交会对接，是指两个航天器(宇宙飞船、航天飞机等)在空间轨道上会合并在结构上连成一个整体的技术，它是实现航天站、航天飞机、太空平台和空间运输系统的空间装配、回收、补给、维修、航天员交换及营救等在轨道上服务的先决条件。

过程

在交会对接过程中，追踪飞行器的飞行可以分为以下四个阶段：

远程导引段：在地面测控的支持下，追踪飞行器经过若干次变轨机动，进入到追踪航天器上的敏感器能捕获目标飞行器的范围(一般为15～100千米)。

近程导引段：追踪飞行器根据自身的微波和激光敏感器测得的与目标飞行器的相对运动参数，自动引导到目标飞行器附近的初始瞄准点(距目标飞行器0.5～1千米)。

最终逼近段：追踪飞行器首先捕获目标飞行器的对接轴，当对接轴线不沿轨道飞行方向时，要求追踪飞行器在轨道平面外进行绕飞机动，以进入对接走廊，此时两个飞行器之间的距离约100米，相对速度约1～3米/秒。

对接停靠段：追踪飞行器利用由摄像敏感器和接近敏感器组成的测量系统精确测量两个飞行器的距离、相对速度和姿态，同时启动小发动机进行机动，使之沿对接走廊向目标最后逼近。在对接前关闭发动机，以0.15～0.18米/秒的停靠速度与目标相撞，最后利用栓-锥或异体同构周边对接装置的抓手、缓冲器、传力机构和锁紧机构使两个飞行器在结构上实现硬连接，完成信息传输总线、电源线和流体管线的连接。

方式

交会对接飞行操作，根据航天员介入的程度和智能控制水平可分为手控、遥控和自主3种方式。

类型

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。这是目前比较成熟的方法。

（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，完全由船上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。迄今为止，美国较多应用人控方式，而前苏联/俄罗斯则主要采用自控。

其中，自主交会对接由于敏感器和控制器(计算机)的作用，一般都反应迅速而准确。自主交会对接系统比较复杂，而且技术上难度较大。前苏联已经进行了多次实验，并且获得成功。随着今后计算机和空间机器人迅速的发展，自主交会对接是今后发展的方向。

自动和自主会对接最关键的技术是测量方法和敏感器。由于交会对接各阶段测量范围和精度不同，需要采用多种测量方法和敏感器，很难用一种敏感器完成整个交会对接的测量任务。远距离一般采用交会雷达，近距离可用电视摄像和光学成像敏感器。

目前，两个航天器在确定的时间和空间实现交会，这个控制技术发展已比较成熟，应用也比较广泛，一般采用远程和近程制导来实现。为了避免星上设备过重或者技术过于复杂，过去远程制导由地面站控制，近程制导大部分由星上自主进行。目前，由于计算机和自主导航技术的不断发展，远程和近程制导全部都在星上自主完成，技术上也是完全可能的。

空间交会控制系统设计指标为燃料消耗量、交会花费时间和交会终点所达到的精度三方面。在系统设计中若需要满足某一个指标为主，而其他两个指标处在从属地位，一般应用系统工程方法，根据空间交会和对接的具体任务，全面论证这三方面指标的相互关系和主从关系。

来源：中国载人航天工程网 编辑：宁波