穿针|“万里穿针” 等何种窗?入什么轨?停哪个点?( 四 )


对轨控过程的实施影响较大的约束条件包括两类 。 一类是技术条件 , 比如航天工程早期测定轨能力的不足 。 另一类是人为规定的安全性措施 , 比如交会末段和对接过程要在测控可见的弧段内进行 , 以利于及时处置故障、保证安全 。 约束条件因任务实施条件和能力而异 , 也随着技术进步和自主控制可靠性的提高而解除 。
综上所述 , 航天器交会是典型的约束条件下多目标规划问题 。
交会需要停泊点 航天器为什么“走走停停”?
空间站沿圆轨道飞行 。 飞船追踪过程中 , 若通过变轨达到空间站后方同轨道高度的圆轨道上 , 则两飞行器相对距离和速度保持不变 , 飞船相对于空间站来说就“停泊”了 。 这样的停泊是由轨道规律保证的 , 即被动安全:只要不做动作 , 就没有相撞风险 。
交会对接飞行过程中设置停泊点是必要的 , 主要用于以下操作或场景:
(1)切换相对测量敏感器 。
飞船从数百公里追踪至对接 , 很难由一套设备从头测到底 。 因此 , 与空间站相对距离不变且安全的停泊点 , 是进行不同测量距离的设备切换的最佳位置 。 也就是说 , 停下来换装备 。
(2)故障处置 。
敏感器等典型故障 , 即可在停泊点等待处置 。 实际上 , 有些交会方案将停泊点作为全系统状态检查的点 , 确认一切正常才放行 。 也就是说 , 停下来检查 。
(3)对接时间调整 。
轨控执行有误差 , 则飞行时间与预计也会有偏差 , 设置停泊点可以“吃掉”此前的飞行时间误差 , 以保证后续步骤按预定时间计划执行 。 也就是说 , 停下来纠偏 。 对于有对接段测控可见等时间约束的交会方案来说 , 这一调整能力是非常重要的 。
(4)解决光学敏感器受阳光干扰的问题 。
通俗地说就是 , 阳光晃眼时在停泊点等待 , 太阳转过去了再走 。
停泊点可以设置在空间站的后方 , 也可以在其前方 。 从后向停泊点继续接近空间站 , 需要略降轨 , 追近后再升轨、停泊 。 从前向接近则是先升轨 , 等待空间站靠近后再降轨停泊 , 正反向分别重复这一过程 , 直至进入阶段 。
径向交会有利有弊 飞船为什么不从侧面对接空间站?
除了利用停泊点从前、后方向接近空间站直至最后对接 , 飞船也可以从空间站下方 , 沿地球半径方向向上接近空间站至对接 。
2021年10月16日 , 神舟十三号载人飞船成功发射并完成我国首次径向交会对接 。
径向交会的两个航天器保持在同一轨道面内 , 从能量消耗及最终的对接条件来说仍然是较为理想的 。 径向交会让空间站在不改变飞行姿态的情况下 , 增加了接纳来访飞行器的能力 。 同时 , 得益于干净的太空背景 , 径向交会过程中飞船向上观测空间站条件好 。

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