天舟一号完成与天宫二号自主快速交会对接试验,这意味着什么

这是我国载人航天工程空间实验室飞行任务圆满成功后组织实施的系列拓展试验项目之一,是下步空间站正式运营的一个重要环节。通过这个试验能够全面检验货运飞船的快速交会安全对接能力,检验相关实验数据,检验空间站综合补给方法,将为中国空间站后续研制、推进和相关配套建设提供扎实基础积淀。据悉,天舟一号还将根据具体情况,再进行第三次也是离轨运行前最后一次推进剂在轨补加试验,试验任务如果顺利完成,空间站其他试验任务将会加速推进。

本次实验成功主要有三个方面的重要意义。一是全面检验天舟快递的综合补给技术及对接能力。毫无疑问,天舟快递虽然和快递小哥一样,是把客户需要的货物安全准确的送到客户手中,但其设计技术环节之多,难度之大,绝非快递小哥能够想象的到。整个实验过程全面检验天舟一号自主快速对接技术包括远距离自主导引技术、近距离自主控制技术等。

当然里面还设计系统控制、体系融合、智能组网等多种现代技术。二是试验成功标志着中国航天装备再次抢占技术高点。近年来中国航天悄然间完成了从航天大国到航天强国的转变,通信卫星、遥感卫星和空间科学试验卫星等诸多领域都取得了世界性的突破,其中很多技术成果具有颠覆性、引领性意义。这次对接试验成功,确保中国成功占据了空间对接技术的高点。

此项技术的辐射应用将会促进卫星精确定位、太空垃圾处理、空间开发等快速发展。三是加速推进空间站建设。众所周知,中国空间站建设引起了国际社会的高度关注,俄罗斯已经开始加入到中国团队之中,美国、加拿大、欧洲、日本、土耳其等数十个国家也积极要求参与中国空间站研发。此次对接试验的圆满完成,将为空间站建设加速提供重要基础,可以说这是一个重要的节点。

天舟三号送6吨外卖上天宫,辛苦运送货物,会给外国航天员用吗?

就算是想送给外国航天员食用也是没办法的,因为外国包括俄罗斯在内的飞船都没办法直接对接在天宫空间站上,所以此次天舟三号货运飞船虽然运输了很多货物,包括春节吃的食物,但是这些食物现阶段都只能留给此次神舟十三号载人飞船上的三名航天员食用。现阶段全球范围内航天器之间的对接方式主要有“环-锥”式、“杆-锥”式、“异体同构周边”式和“抓手-碰撞锁”式4种对接装置,最早的环锥式对接方式只用在上世纪60年代美国双子星和阿金纳火箭对接上,其最大的优势就是对接结构简单,质量轻,但是只能用于两个航天器之间的硬链接,而且对接难度非常大,失败率很高,而且不能用于大型货物的转移,也存在对接不可靠等缺点,所以美国只在上世纪60年代初的双子星飞船上使用过。

到阿波罗载人登月计划时,改为了对接角度差允许更大、能够线性对接和对接更为可靠的杆-锥式对接,杆锥式对接由“杆”和“锥”两部分构成,前者装在追踪飞行器上,后者装在目标飞行器上。对接时,杆插入锥内,然后锥将杆锁定,接着拉紧两个航天器,最终锁定两个对接面完成对接。同时期苏联等联盟载人飞船和礼炮空间站也采用了这种结构相似的对接方式。

现如今俄罗斯依然使用联盟载人和进步货运飞船,所以对接方式也依然沿用的半个世纪前的杆-锥式对接机构,但是美国从阿波罗登月计划结束后就彻底放弃了这种对接方式,主要还是因为这种杆—锥式对接装置一边是主动出击的杆、一边则是被动接受的锥,二者结构完全不同,所以在航天器对接时,只能是带有“杆”的航天器主动去追带有“锥”的航天器并与之对接,反过来则不行,不利于实施太空营救。

加之对接杆和锥都位于对接口中央,占据了部分通道空间,影响了航天员的进出。当然在阿波罗登月计划的后期也就是1975年前后,美国和苏联直接罕见的为了开发太空,共同研制了不占中间通道、对接更为安全可靠的异体同构周边式对接装置,其最大的优势除了对接装置位于对接口周边不占中间通道外,更大的优势就是无论是主动对接还是被动对接的航天器装备的对接机构完全i昂同,所以不会出现杆-锥式的单边限制,因为这种异体同构周边式对接机构主要由布置在对接口周边的三块导向瓣分别插入对方的导向瓣空隙处,对接框上的锁紧机构使两个航天器保持刚性连接,又不影响之间的通道正常使用。

我国在发展航天器对接时,充分参考了此前苏联为暴风雪航天飞机对接和平号空间站的APAS-89异体同构周边式对接机构原理,但是只是借鉴了其机械结构设计原理,尔后利用我国在电子技术方面优势,研制了属于我们自己的异体同构周边式对接机构,并在2012年6月18日,神舟七号载人飞船和天宫一号目标飞行器成功实施自动交会对接,完成了我国载人空间对接的历史性成功第一步。

后面到2016年天宫二号目标飞行器发射升空后,我国在天宫一号使用手动交会对接系统上,又升级成了具备自主交会对接的对接系统,并对异体同构周边式对接机构的减震装置也进行了改进,使得两个航天器对接更为平缓,而且能够运输体积更大的货物。再到今年天和号核心舱发射时,我国对其对接机构又进行了升级改进,在原有的手/自动交会对接的基础上,又对接进行了升级改进,使得其对接更为牢靠,而且对接机构质量更轻,比如在神舟十二载人飞船发射之前,天舟二号货运飞船使用的还是天宫二号上的对接机构,所以其从发射入轨到成功对接用时多达9个小时,后面发射的神舟十二载人飞船则升级为更新一代的对接机构,使得其对接时间从原有的9个小时缩短到6个多小时,刚刚发射成功的天舟三号和神舟十三载人飞船也使用了这种最新的对接机构。

那么总的来说的话,国外现阶段俄罗斯使用的还是半个世纪前的杆-锥式对接机构,欧洲直接使用的是俄罗斯的杆-锥式对接机构,日本则使用的是一种”碰撞锁“对接机构,并不通用。而美国虽然使用的是也是异体同构周边式对接方式,但是其整体技术还是比较老旧的手动对接或者不具备自主交会对接技术,所以马斯克旗下的载货龙飞船对接时还需要机械臂抓取后进行对接,二代载人龙飞船虽然具备直接交会对接,但是需要手动操纵。

也就是说美国现有的对接技术虽然和我国的对接装置结构差不多,假设对接机构直径、锁止装置完全相同,但是因为缺乏主动交会对接机构,载货龙飞船就算想要对接在天和号上也需要我们的机械臂进行抓取,而我国的机械臂抓取锚点和美国使用在龙飞船上的完全不一样,所以也就无法对接,而载人龙飞船则需要手动交会对接,如果可能的话,还是可以享用到天舟三号运输上去的各种中华美食的。


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