我国即将发射的“天宫一号”,是中国空间站建设的第一步,将完成中国首次“空间交会对接”与相关实验。在之后两年之内将连续发射三艘神舟飞船,与“天宫一号”进行空间交会对接。

“空间交会对接”,是建立空间站最基本最关键的技术,其原理是通过轨道参数的协调,让两个或两个以上的航天器在同一时间到达太空同一位置,然后再通过专门的对接机构将其连为一个整体。
“天宫一号”的重量和神舟七号一样,用它来完成和飞船的交会对接,其主体为短粗的圆柱形,直径比神舟飞船更大,前后各有一个对接口,采用两舱构型,分别为实验舱和资源舱,实验舱由密封的前锥段、柱段和后锥段组成,实验舱前端安装一个对接机构,以及交会对接测量和通信设备,用于支持与飞船实现交会对接,资源舱为轨道机动提供动力,为飞行提供能源。
测量系统
先进的测量系统可以称作是航天器间进行交会与对接时的眼睛。
苏联/俄罗斯飞船与空间站对接使用的交会测量系统最早叫“针”,后来增加了数字计算机又改名为“航向”。“航向”测量系统具有可靠性高、作用距离远的特点,尤其是不需要庞大的“和平”号空间站作任何机动和姿态变化,航天员也可借助显示器和键盘进行手动控制。该系统在中远距离采用S频段微波雷达,近距离有激光测距仪、目视光学瞄准器。其S频段微波雷达装在飞船上,包括自动导引头、测距仪和径向速度测量装置;空间站上设有信标、应答机和通信设备等相应的搜索、捕获定向敏感器。“航向”系统共有9部天线组成搜索捕获和跟踪测量系统(追踪航天器上5部,目标航天器上4部),其中6部天线用于搜索捕获和初定向,1部用于停靠阶段定向,2部用于相互跟踪、相对运动测量和停靠阶段定向。用于搜索的天线为螺盘天线,用于跟踪的为抛物面天线。
美国“双子星座”飞船与“阿金纳”火箭对接,使用的交会测量系统为L频段非相干脉冲微波交会雷达、目视光学瞄准器。其中雷达作用距离为150米~450千米,目标航天器上安装应答机,由航天员通过光学瞄准器以手控方式进行交会与对接操作。美国“阿波罗”飞船指令舱与登月舱对接, 使用的交会测量系统为X频段单脉冲连续波雷达、目视光学瞄准器。“阿波罗”与“联盟”飞船对接也采用这套测量系统。美国航天飞机与空间站对接,使用的交会测量系统是Ku频段脉冲多普勒雷达、目视光学瞄准器。它具有通信、收发功能,作用范围为30米~220千米,但接近与对接仍由手动完成。
近年来,激光雷达因具有可固化、重量轻、体积小,以及测量精度高、易于测量相对姿态的优点而倍受青睐。但目前它在国际交会与对接中尚处于试验阶段。而GPS导航定位技术相对成熟,已对空间交会与对接提供了有力的支持。
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