空間對(duì)接技術(shù)地實(shí)現(xiàn)

1、轉(zhuǎn)播到騰訊微博國(guó)際空間站與哥倫布號(hào)實(shí)驗(yàn)艙對(duì)接（來(lái)源：國(guó)際太空雜志）1 .空間交會(huì)對(duì)接技術(shù)概述空間交會(huì)對(duì)接技術(shù)是指兩個(gè)航天器在空間軌道上會(huì)合并在結(jié)構(gòu)上連成一個(gè) 整體的技術(shù)?？臻g交會(huì)對(duì)接技術(shù)包括空間交會(huì)對(duì)接軌道設(shè)計(jì)技術(shù)、軌道交會(huì)控制技術(shù)、對(duì)接機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)技術(shù)、空間交會(huì)對(duì)接測(cè)控技術(shù)等。廣泛用于空間站、空間實(shí) 驗(yàn)室、空間通信和遙感平臺(tái)等大型空間設(shè)施在軌裝配、回收、補(bǔ)給、維修以及空 間救援等領(lǐng)域。目前為止，只有美國(guó)和俄羅斯掌握完整的交會(huì)對(duì)接技術(shù)，歐洲的ATV和日本的HTV在交會(huì)對(duì)接技術(shù)方面分別得到了美國(guó)或俄羅斯的技術(shù)支持。什么是空間交會(huì)對(duì)接空間的兩個(gè)航天器在同一時(shí)刻以同樣的速度到達(dá)同一個(gè)地點(diǎn)的軌道控制過(guò) 程

2、及結(jié)果稱做軌道交會(huì)。在空間將兩個(gè)航天器對(duì)接起來(lái)形成一個(gè)航天器的事件稱 做空間對(duì)接。所謂空間交會(huì)對(duì)接是軌道交會(huì)和空間對(duì)接的總稱?？臻g交會(huì)對(duì)接技術(shù)包括空間交會(huì)對(duì)接軌道設(shè)計(jì)技術(shù)、軌道交會(huì)控制技術(shù)、對(duì) 接機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)技術(shù)、空間交會(huì)對(duì)接測(cè)控技術(shù)等。對(duì)接過(guò)程通常分為4個(gè)階段。兩個(gè)航天器在完成交會(huì)后保持一定的距離，進(jìn) 入共面的相對(duì)飛行階段。在進(jìn)行下一個(gè)步驟之前，兩個(gè)航天器都要確定對(duì)接姿態(tài)。 當(dāng)兩個(gè)航天器完成了最后的對(duì)接準(zhǔn)備以后，目標(biāo)航天器（被動(dòng)方）保持原狀態(tài)， 對(duì)接航天器（主動(dòng)方）則進(jìn)行主動(dòng)靠近。為了保證對(duì)接的準(zhǔn)確性，航天員（或自 動(dòng)對(duì)接系統(tǒng)）必須在確保兩個(gè)航天器的對(duì)接設(shè)備處于同一直線上之后，冉小心翼翼地進(jìn)行對(duì)

3、接。最初的接觸會(huì)觸發(fā)一些小型撞鎖來(lái)連接兩個(gè)航天器（軟對(duì)接）， 它們能夠起到對(duì)接過(guò)程中的緩沖作用。 在對(duì)接完成后，對(duì)接設(shè)備將兩個(gè)航天器拉 近緊貼在一起，一些能夠進(jìn)行密封連接的對(duì)接系統(tǒng)的對(duì)接口進(jìn)行密封（硬對(duì)接）?？臻g交會(huì)對(duì)接技術(shù)的作用空間交會(huì)對(duì)接技術(shù)的作用主要體現(xiàn)在三個(gè)方面。一是為長(zhǎng)期運(yùn)行的空間設(shè)施提供物資補(bǔ)給和人員運(yùn)輸服務(wù)。例如，除早期試驗(yàn)階段外，俄羅斯聯(lián)盟號(hào)載人飛 船和進(jìn)步號(hào)貨運(yùn)飛船的全部飛行任務(wù)，以及美國(guó)航天飛機(jī)與和平號(hào)空間站及國(guó)際 空間站對(duì)接的主要任務(wù)都是如此。 二是為大型空間設(shè)施的建造和運(yùn)行服務(wù)。 和平號(hào)空間站的6艙段構(gòu)型是通過(guò)交會(huì)對(duì)接直接在軌組裝完成的，國(guó)際空間站的建造 既利用了交會(huì)對(duì)

4、接直接組裝艙段，又利用了航天飛機(jī)強(qiáng)大的運(yùn)輸能力和航天員的 操作完成了包括桁架、帆板和艙段的組裝；航天飛機(jī)對(duì)哈勃望遠(yuǎn)鏡的維修則是由 交會(huì)對(duì)接技術(shù)支撐的在軌維修服務(wù)活動(dòng)的典范事例。沒(méi)有交會(huì)對(duì)接技術(shù)，這些復(fù)雜的空間設(shè)施的建造和可靠運(yùn)行是無(wú)法實(shí)現(xiàn)的。三是進(jìn)行空間飛行器重構(gòu)以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)優(yōu)化。例如在阿波羅登月任務(wù)中，在地球軌道和月球軌道要分別進(jìn)行一次交 會(huì)對(duì)接，地球軌道交會(huì)對(duì)接解決了降低火箭上升段逃逸質(zhì)量與人員進(jìn)入登月飛行 器通道之間的矛盾，月球軌道交會(huì)對(duì)接實(shí)現(xiàn)了將登月飛行器與返回地球飛行器的 功能區(qū)分和獨(dú)立，大幅降低了對(duì)火箭運(yùn)載能力的需求。交會(huì)對(duì)接技術(shù)的另一個(gè)重大潛在應(yīng)用領(lǐng)域是載人登月和深空探測(cè)任務(wù)。這些

5、任務(wù)所需運(yùn)載能力巨大，通過(guò)多次發(fā)射和交會(huì)對(duì)接技術(shù)在近地軌道完成軌道轉(zhuǎn)移 飛行器的組裝，是降低對(duì)單發(fā)運(yùn)載火箭能力需求的有效途徑，特別是對(duì)于諸如火星及其以遠(yuǎn)的載人任務(wù)而言，這可能是目前技術(shù)水平上可工程實(shí)現(xiàn)的最佳、甚至唯一途徑。因此，交會(huì)對(duì)接技術(shù)是發(fā)展航天技術(shù)、增強(qiáng)人類探索和開(kāi)發(fā)太空資源能力的 一項(xiàng)重大關(guān)鍵技術(shù)。它與載人天地往返、出艙活動(dòng)并稱載人航天的三大基本技術(shù)。交會(huì)對(duì)接技術(shù)的發(fā)展目前世界上有美國(guó)、俄羅斯、歐洲和日本研制的飛行器分別完成了與運(yùn)行在地球軌道上目標(biāo)飛行器的交會(huì)對(duì)接。1966年3月16日，美國(guó)雙子星座8號(hào)飛 船與由阿金納火箭末級(jí)改裝的對(duì)接目標(biāo)實(shí)現(xiàn)了世界上首次交會(huì)對(duì)接，其中，最后的近距離交

6、會(huì)對(duì)接是由航天員人工控制完成的，稱為人控交會(huì)對(duì)接。1967年10月，蘇聯(lián)宇宙188號(hào)飛船與宇宙186號(hào)飛船實(shí)現(xiàn)了世界上首次無(wú)人自動(dòng)交會(huì)對(duì) 接。1969年7月，美國(guó)阿波羅登月艙與指令服務(wù)艙實(shí)現(xiàn)了首次月球軌道人控交 會(huì)對(duì)接。歐洲和日本分別于2008和2009年實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)轉(zhuǎn)移飛行器 ATV(Automated Transfer Vehicle )和 H-II 轉(zhuǎn)運(yùn)飛行器 HTV (H-II Transfer Vehicle ) 與國(guó)際空間站的交會(huì)對(duì)接。迄今為止，美國(guó)和俄羅斯共計(jì)進(jìn)行了300多次交會(huì)對(duì)接飛行，美、俄的交會(huì)對(duì)接技術(shù)已經(jīng)成熟并在空間站和載人登月中發(fā)揮了重要 作用，兩國(guó)交會(huì)對(duì)接技術(shù)也具有近距

7、離交會(huì)段分別以人控和自控為主的各自鮮明 特色。同時(shí)，兩國(guó)都在不斷提升交會(huì)對(duì)接過(guò)程中飛行器的自主能力。目前為止，只有美國(guó)和俄羅斯掌握完整的交會(huì)對(duì)接技術(shù)。歐洲和日本的ATV和HTV在交會(huì)對(duì)接技術(shù)方面分別得到了美國(guó)或俄羅斯的技術(shù)支持。ATV的對(duì)接機(jī)構(gòu)由俄羅斯提供，HTV的對(duì)接機(jī)構(gòu)由美國(guó)提供，其最后的對(duì)接過(guò)程是由空間 站機(jī)械臂控制完成的。二者在飛行任務(wù)中均需要美國(guó)和俄羅斯的數(shù)據(jù)中繼衛(wèi)星系統(tǒng)(Tracking and Data Relay Satellite , TDRS )支持。(部分引自周建平：載人航天交會(huì)對(duì)接技術(shù)”，載載人航天，2011年2月)2 .保障交會(huì)對(duì)接的可靠性和高精度過(guò)去發(fā)生過(guò)的多次交會(huì)

8、對(duì)接故障，給我們留下了深刻的反思和經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，如 何保障交會(huì)對(duì)接的成功實(shí)施，需注意以下幾方面：進(jìn)行充分的地面試驗(yàn)是交會(huì)對(duì)接成功的關(guān)鍵在已發(fā)生過(guò)的交會(huì)對(duì)接故障與事故中，相當(dāng)部分是交會(huì)對(duì)接系統(tǒng)故障造成 的，例如自動(dòng)交會(huì)對(duì)接系統(tǒng)失靈、對(duì)接機(jī)構(gòu)故障等。特別是在早期的飛行中，故 障率非常高，例如聯(lián)盟-3、8、10飛船等都出現(xiàn)過(guò)對(duì)接故障。從19601990年 蘇聯(lián)載人航天飛行中，共發(fā)生影響飛行任務(wù)的重大故障33次，其中空間交會(huì)對(duì)接故障8次，占總數(shù)的24.2%。空間交會(huì)對(duì)接發(fā)生故障與事故的原因除了對(duì)空 間環(huán)境認(rèn)識(shí)不足和交會(huì)對(duì)接技術(shù)不成熟之外，就是空間交會(huì)對(duì)接系統(tǒng)缺乏有效的 地面試驗(yàn)，不能對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行充分的考核。

9、為了吸取失敗的教訓(xùn)，蘇聯(lián)在改進(jìn)交會(huì) 對(duì)接系統(tǒng)的同時(shí)，也在不斷地建立與完善地面試驗(yàn)手段。例如，為了準(zhǔn)備 1975 年聯(lián)盟-19飛船與阿波羅-18飛船的交會(huì)對(duì)接，蘇聯(lián)研制了大型懸掛式對(duì)接機(jī)構(gòu) 試驗(yàn)設(shè)備；在參觀了美國(guó)的對(duì)接機(jī)構(gòu)實(shí)驗(yàn)室后，又于1989年建成了對(duì)接機(jī)構(gòu)的六自由度綜合試驗(yàn)臺(tái)，從而擁有了先進(jìn)的地面試驗(yàn)手段。系統(tǒng)具有一定的處理故障冗余能力是提高交會(huì)對(duì)接可靠性的基礎(chǔ)航天器的空間交會(huì)對(duì)接過(guò)程涉及載人航天的各大系統(tǒng)，特別是飛船。蘇聯(lián)為 增加有效載荷的重量，自聯(lián)盟-12飛船開(kāi)始，取消了其上裝有的太陽(yáng)能電池陣。 雖然依靠蓄電池可以提供飛船上升和返回必需的電能，但是，此時(shí)飛船僅可獨(dú)立飛行2.5天。一旦發(fā)生

10、意外，就無(wú)法挽救。而且，聯(lián)盟號(hào)飛船的姿控發(fā)動(dòng)機(jī)和主 發(fā)動(dòng)機(jī)使用不同的推進(jìn)劑，當(dāng)姿控發(fā)動(dòng)機(jī)推進(jìn)劑不足時(shí)，無(wú)法利用主發(fā)動(dòng)機(jī)的剩 余推進(jìn)劑。例如，聯(lián)盟-15、23和25飛船，在交會(huì)對(duì)接系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，由于 自身的電力和姿控發(fā)動(dòng)機(jī)推進(jìn)劑的限制，地面控制中心沒(méi)有時(shí)間研究故障排除的 措施，航天員也無(wú)法手動(dòng)控制交會(huì)對(duì)接，飛船只能返回。而且聯(lián)盟-23飛船還因電力即將耗盡，在明知著陸場(chǎng)有暴風(fēng)雪的情況下，別無(wú)選擇地降落在田吉斯湖里。蘇聯(lián)為后來(lái)的 聯(lián)盟T”型飛船恢復(fù)了安裝太陽(yáng)能電池陣，以增加飛船自主運(yùn)J 行的時(shí)間以應(yīng)付各種意外的發(fā)生，同時(shí)飛船與空間站對(duì)接后，飛船的太陽(yáng)能電池 標(biāo)準(zhǔn)文案陣還可以向空間站供電。而且，聯(lián)盟

11、r型飛船的主發(fā)動(dòng)機(jī)和姿控發(fā)動(dòng)機(jī)使用了相同的推進(jìn)劑，從而提高了系統(tǒng)的可靠性。對(duì)航天員進(jìn)行嚴(yán)格的訓(xùn)練是保證交會(huì)對(duì)接成功的有效措施航天員的素質(zhì)、技能和經(jīng)驗(yàn)是非常重要的，要提高其素質(zhì)和技術(shù)必須進(jìn)行嚴(yán) 格的訓(xùn)練。航天員缺乏訓(xùn)練，就不能應(yīng)付交會(huì)對(duì)接出現(xiàn)的突發(fā)事件。 以前航天員 沒(méi)有進(jìn)行過(guò)空間交會(huì)對(duì)接的訓(xùn)練，致使交會(huì)對(duì)接失敗。例如，聯(lián)盟 -23飛船的航 天員沒(méi)有經(jīng)過(guò)手動(dòng)控制交會(huì)對(duì)接的訓(xùn)練，造成在空間交會(huì)對(duì)接過(guò)程中出現(xiàn)的故障 無(wú)法排除。而航天員經(jīng)過(guò)專門的交會(huì)對(duì)接訓(xùn)練后， 其狀況就大有改觀。為了與發(fā) 生嚴(yán)重故障幾乎被放棄的禮炮-7空間站對(duì)接，蘇聯(lián)對(duì)聯(lián)盟r-13飛船的航天員進(jìn) 行了專門訓(xùn)練，在空間站失控并低速滾動(dòng)

12、的情況下，實(shí)現(xiàn)了飛船與空間站的對(duì)接， 并挽救了空間站。1989年，為了排除和平號(hào)空間站核心艙和晶體號(hào)艙對(duì)接故障， 在天-地大系統(tǒng)的密切配合下，也是經(jīng)航天員積極工作才排除異物的。所以，針 對(duì)空間交會(huì)對(duì)接中可能出現(xiàn)的各種故障與事故， 對(duì)航天員進(jìn)行嚴(yán)格的訓(xùn)練，提高 其心理素質(zhì)和技術(shù)技能是非常重要的。3 .什么是航天器交會(huì)對(duì)接航天器交會(huì)對(duì)接是指兩個(gè)航天器（宇宙飛船、航天飛機(jī)等）在太空軌道上交會(huì) 對(duì)接，合并成在結(jié)構(gòu)上連成一體的航天器的過(guò)程。1966年3月16日，美國(guó)航天員乘坐雙子星座8號(hào)飛船，手動(dòng)操作交會(huì)過(guò)程，與無(wú)人“阿金納”目標(biāo)飛行器 對(duì)接，實(shí)現(xiàn)了兩個(gè)航天器之間的首次交會(huì)對(duì)接。1967年10月30日，

13、蘇聯(lián)飛船宇宙186與宇宙188”完成了首次自動(dòng)交會(huì)對(duì)接。空間交會(huì)對(duì)接是載人航天三 大基本技術(shù)之一，在很多空間活動(dòng)中都會(huì)用到這項(xiàng)技術(shù)。 例如，可以在近地軌道 組裝大型空間站，組裝飛往月球、火星等外天體的飛行器，可以為空間站運(yùn)送航 天員和物資，可以實(shí)現(xiàn)航天器在軌服務(wù)、應(yīng)急救援等。轉(zhuǎn)播到騰訊微博和平”空間站上的對(duì)接口轉(zhuǎn)播到騰訊微博美國(guó)雙子星座 飛船與 阿金納”火箭交會(huì)美國(guó)航天飛機(jī)與俄羅斯和平”號(hào)空間站對(duì)接4 .空間交會(huì)與對(duì)接技術(shù)概述（上）空間交會(huì)與對(duì)接技術(shù)是指兩個(gè)航天器在空間軌道上會(huì)合并在結(jié)構(gòu)上連成一 個(gè)整體的技術(shù)。廣泛用于空間站、空間實(shí)驗(yàn)室、空間通信和遙感平臺(tái)等大型空間 設(shè)施在軌裝配、回收、補(bǔ)給、

14、維修以及空間救援等領(lǐng)域。意義重大空間交會(huì)與對(duì)接是載人航天活動(dòng)的三大基本技術(shù)之一。所謂三大基本技術(shù)就是載人航天器的成功發(fā)射和航天員安全返回技術(shù)、 空間出艙活動(dòng)技術(shù)和空間交會(huì) 對(duì)接技術(shù)。只有掌握它們，人類才能自由出入太空，更有效地開(kāi)發(fā)宇宙資源。對(duì) 于國(guó)家來(lái)說(shuō)，還能獨(dú)立、平等地參加國(guó)際合作。在突破并掌握了載人航天的基本技術(shù)之后，宇宙飛船的主要用途就是為空間站和月球基地等接送航天員和物資。在航天領(lǐng)域?qū)＜页Ｕf(shuō)的一句話是： 造船為 建站，建站為應(yīng)用?！敝两癜l(fā)射的宇宙飛船大多是作為空間站的天地往返交通工 具和長(zhǎng)期?？吭诳臻g站上的救生艇。為了實(shí)現(xiàn)宇宙飛船的運(yùn)輸功能，就必須攻克 兩項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，那就是宇宙飛船與空

15、間站的空間交會(huì)技術(shù)與對(duì)接技術(shù)， 主要設(shè)備 是交會(huì)測(cè)量系統(tǒng)和對(duì)接機(jī)構(gòu)。航天器之間的空間交會(huì)對(duì)接技術(shù)很復(fù)雜。在國(guó)外載人航天活動(dòng)早期，航天器之間的空間交會(huì)對(duì)接過(guò)程中經(jīng)常發(fā)生故障與事故，即使在1997年，俄羅斯的兩個(gè)航天器還發(fā)生過(guò)一次重大的空間交會(huì)對(duì)接事故一一進(jìn)步M3-4”飛船與和平” 號(hào)空間站相撞，使 和平”號(hào)空間站上的 光譜”號(hào)艙被迫關(guān)閉，部分氧氣泄漏，動(dòng) 力系統(tǒng)也受到影響。通過(guò)多年的努力，目前美國(guó)和蘇聯(lián)/俄羅斯已完全掌握了在地面支持下的載人 交會(huì)與對(duì)接技術(shù)。尤其是蘇聯(lián)/俄羅斯在掌握了空間交會(huì)與對(duì)接技術(shù)以后，先后 利用飛船的運(yùn)輸能力發(fā)展了幾代載人空間站，在空間交會(huì)與對(duì)接等方面一直占據(jù) 著技術(shù)優(yōu)勢(shì)。

16、雖然起步較晚，但歐洲、日本等國(guó)家在空間交會(huì)與對(duì)接研究方面已取得長(zhǎng)足 進(jìn)步，特別是某些單項(xiàng)技術(shù)和設(shè)備，如地面仿真、對(duì)接敏感器等，都取得了驚人 的進(jìn)步。日本曾于1998年通過(guò)兩顆衛(wèi)星成功進(jìn)行了無(wú)人交會(huì)與對(duì)接在軌試驗(yàn), 2009年又用首個(gè)H2轉(zhuǎn)移飛行器實(shí)現(xiàn)了與國(guó)際空間站的交會(huì)對(duì)接。歐洲也在 2008年用首個(gè)自動(dòng)轉(zhuǎn)移飛行器實(shí)現(xiàn)了與國(guó)際空間站的交會(huì)對(duì)接。技術(shù)概述在空間交會(huì)與對(duì)接的兩個(gè)航天器中，一個(gè)稱目標(biāo)航天器，一般是空間站或其 他的大型航天器，是準(zhǔn)備對(duì)接的目標(biāo)；另一個(gè)稱追蹤航天器，一般是地面發(fā)射的 宇宙飛船、航天飛機(jī)等，是與目標(biāo)航天器對(duì)接的對(duì)象。 對(duì)接對(duì)象也可以是太空中 失控的或出現(xiàn)故障的航天器。追蹤航

17、天器從發(fā)射入軌到最后與目標(biāo)航天器完成剛 性連接，整個(gè)過(guò)程大致可分為地面導(dǎo)引、自動(dòng)尋的、最后逼近、對(duì)接合攏四個(gè)階 段。5 .空間交會(huì)與對(duì)接技術(shù)概述（下）四種類型航天器空間交會(huì)對(duì)接技術(shù)的實(shí)施必須由高級(jí)控制系統(tǒng)來(lái)完成，根據(jù)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：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(guò)遙測(cè)和遙控來(lái)實(shí)現(xiàn)， 此時(shí)要求全球設(shè)站 或者有中繼衛(wèi)星協(xié)助。手動(dòng)操作：在地面測(cè)控站的指導(dǎo)下，航天員在軌道上對(duì) 追蹤航天器的姿態(tài)和軌道進(jìn)行觀察和判斷， 然后動(dòng)手操作。這是目前比較成熟的 方法。自動(dòng)控制：不依靠航天員，由航天器上設(shè)備和地面站相結(jié)合實(shí)現(xiàn)交會(huì) 與對(duì)接。該控制方法也要

18、求全球設(shè)站或有中繼衛(wèi)星協(xié)助。 自主控制：不依靠航 天員與地面站，完全由航天器上設(shè)備自主實(shí)現(xiàn)交會(huì)與對(duì)接。從本質(zhì)上說(shuō)，上述分類可歸結(jié)為人工控制方式或自動(dòng)控制方式。迄今為止, 美國(guó)較多地應(yīng)用人工控制方式，而蘇聯(lián)/俄羅斯則主要采用自動(dòng)控制方式。用人控來(lái)完成太空交會(huì)與對(duì)接的優(yōu)點(diǎn)是：可以提高交會(huì)與對(duì)接的成功率；能 及時(shí)修正交會(huì)系統(tǒng)中的錯(cuò)誤和排除故障；節(jié)省燃料和時(shí)間。自控交會(huì)與對(duì)接的優(yōu) 點(diǎn)是：不需要復(fù)雜的生命保障系統(tǒng)，可靠性高，無(wú)需考慮人員的安全和救生問(wèn)題。 交會(huì)與對(duì)接未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)是人控和自控相結(jié)合，以提高交會(huì)與對(duì)接的靈活性、 可靠性和成功率。測(cè)量系統(tǒng)先進(jìn)的測(cè)量系統(tǒng)可以稱作是航天器間進(jìn)行交會(huì)與對(duì)接時(shí)的眼睛

19、蘇聯(lián)/俄羅斯飛船與空間站對(duì)接使用的交會(huì)測(cè)量系統(tǒng)最早叫 針”，后來(lái)增加了 數(shù)字計(jì)算機(jī)又改名為 航向“。航向”測(cè)量系統(tǒng)具有可靠性高、作用距離遠(yuǎn)的特點(diǎn)， 尤其是不需要龐大的和平”號(hào)空間站作任何機(jī)動(dòng)和姿態(tài)變化，航天員也可借助顯 示器和鍵盤進(jìn)行手動(dòng)控制。該系統(tǒng)在中遠(yuǎn)距離采用 S頻段微波雷達(dá)，近距離有 激光測(cè)距儀、目視光學(xué)瞄準(zhǔn)器。其s頻段微波雷達(dá)裝在飛船上，包括自動(dòng)導(dǎo)引n 頭、測(cè)距儀和徑向速度測(cè)量裝置；空間站上設(shè)有信標(biāo)、應(yīng)答機(jī)和通信設(shè)備等相應(yīng) 的搜索、捕獲定向敏感器。 航向”系統(tǒng)共有9部天線組成搜索捕獲和跟蹤測(cè)量系 統(tǒng)（追蹤航天器上5部，目標(biāo)航天器上4部），其中6部天線用于搜索捕獲和 初定向，1部用于?？?/p>

20、階段定向，2部用于相互跟蹤、相對(duì)運(yùn)動(dòng)測(cè)量和?？侩A段 定向。用于搜索的天線為螺盤天線，用于跟蹤的為拋物面天線。美國(guó)雙子星座 飛船與 阿金納”火箭對(duì)接，使用的交會(huì)測(cè)量系統(tǒng)為 L頻段非 相干脈沖微波交會(huì)雷達(dá)、目視光學(xué)瞄準(zhǔn)器。其中雷達(dá)作用距離為150米450千米，目標(biāo)航天器上安裝應(yīng)答機(jī)，由航天員通過(guò)光學(xué)瞄準(zhǔn)器以手控方式進(jìn)行交會(huì)與 對(duì)接操作。美國(guó) 阿波羅 飛船指令艙與登月艙對(duì)接，使用的交會(huì)測(cè)量系統(tǒng)為X頻 段單脈沖連續(xù)波雷達(dá)、目視光學(xué)瞄準(zhǔn)器。阿波羅”與聯(lián)盟飛船對(duì)接也采用這套測(cè)量系統(tǒng)。美國(guó)航天飛機(jī)與空間站對(duì)接，使用的交會(huì)測(cè)量系統(tǒng)是Ku頻段脈沖多普勒雷達(dá)、目視光學(xué)瞄準(zhǔn)器。它具有通信、收發(fā)功能，作用范圍為30米

21、220千米，但接近與對(duì)接仍由手動(dòng)完成。近年來(lái)，激光雷達(dá)因具有可固化、重量輕、體積小，以及測(cè)量精度高、易于 測(cè)量相對(duì)姿態(tài)的優(yōu)點(diǎn)而倍受青睞。但目前它在國(guó)際交會(huì)與對(duì)接中尚處于試驗(yàn)階 段。而GPS導(dǎo)航定位技術(shù)相對(duì)成熟，已對(duì)空間交會(huì)與對(duì)接提供了有力的支持。對(duì)接機(jī)構(gòu)交會(huì)與對(duì)接既離不開(kāi)測(cè)量系統(tǒng)，也必須有對(duì)接機(jī)構(gòu)，二者缺一不可。按不同 的結(jié)構(gòu)和原理，空間對(duì)接機(jī)構(gòu)有四種：環(huán)-錐”式機(jī)構(gòu)、桿-錐”（也叫 栓-錐”）式機(jī)構(gòu)、異體同構(gòu)周邊”式機(jī)構(gòu)、抓手-碰撞鎖”式機(jī)構(gòu)。環(huán)-錐”式是最早期的對(duì)接機(jī)構(gòu)，它由內(nèi)截頂圓錐和外截頂圓錐組成。內(nèi)截頂 圓錐安裝在一系列緩沖器上，使它能吸收沖擊能量。這種結(jié)構(gòu)曾用于美國(guó)的雙子星座 飛船

22、與 阿金納”火箭以及美國(guó) 雙子星座 飛船之間的對(duì)接等。桿-錐”式是在兩個(gè)航天器對(duì)接面上分別裝有栓和錐的對(duì)接機(jī)構(gòu)，即一個(gè)航天器的對(duì)接機(jī)構(gòu)內(nèi)裝有接收錐，另一個(gè)航天器上裝有對(duì)接碰撞桿， 在對(duì)接時(shí)，碰撞 桿漸漸指向接收錐內(nèi)，接收錐將桿頭鎖定。由于這種對(duì)接結(jié)構(gòu)不具備既有主動(dòng)又 有被動(dòng)的功能，所以不利于實(shí)施空間營(yíng)救。蘇聯(lián) /俄羅斯聯(lián)盟”飛船與禮炮”號(hào)空 間站、聯(lián)盟TM飛船與和平”號(hào)空間站，美國(guó)阿波羅”登月艙與指令艙等的對(duì)接， 都曾采用這種對(duì)接機(jī)構(gòu)。異體同構(gòu)周邊”式對(duì)接機(jī)構(gòu)可以克服 桿-錐”式機(jī)構(gòu)的缺點(diǎn)，因?yàn)樗鼭M足了下 面兩個(gè)要求：對(duì)接機(jī)構(gòu)是異體同構(gòu)，使航天器既可作主動(dòng)方，也能作被動(dòng)方， 這一點(diǎn)對(duì)空間救援特

23、別重要；對(duì)接機(jī)構(gòu)必須是周邊的，即所有定向和動(dòng)力部件 都安裝于中央艙口的四周，從而保證中央成為來(lái)往通道空間。蘇聯(lián)聯(lián)盟-19”飛船與美國(guó) 阿波羅-18”飛船、航天飛機(jī)與 和平”號(hào)空間站、航天飛機(jī)與國(guó)際空間站 等對(duì)接，都采用這種對(duì)接機(jī)構(gòu)。其中，航天飛機(jī)與國(guó)際空間站的對(duì)接雖然仍采用 異體同構(gòu)周邊對(duì)接機(jī)構(gòu)，但增加了先進(jìn)白綜合測(cè)量系統(tǒng)，包括 GPS導(dǎo)航接收| 系統(tǒng)、數(shù)據(jù)跟蹤與中繼導(dǎo)航與通信接收系統(tǒng)、微波交會(huì)雷達(dá)系統(tǒng)、激光對(duì)接雷達(dá) 系統(tǒng)、光學(xué)對(duì)接攝像系統(tǒng)等，止匕外，還包括航天員顯示裝置（空間六分儀、望遠(yuǎn) 鏡、顯示器、熒光屏等）。抓手-碰撞鎖”式是歐洲、日本研制的十字交叉和三點(diǎn)式對(duì)接機(jī)構(gòu)。這兩種機(jī) 構(gòu)實(shí)際上性質(zhì)相同，只是布局上的差別。前者在周邊布置四個(gè)抓手與撞鎖，后者 在周邊布置三個(gè)抓手與撞鎖。這兩種對(duì)接機(jī)構(gòu)都是無(wú)密封性能、無(wú)通道口的設(shè)計(jì)， 適合與不載人航天器之間的對(duì)接，如無(wú)人空間平臺(tái)、空間拖船等。未來(lái)展望在未來(lái)的空間交會(huì)與對(duì)接測(cè)量技術(shù)發(fā)展中，微波交會(huì)雷達(dá)仍將是可靠的遠(yuǎn)距離測(cè)量手段之一，并由L、S、C頻段向Ku頻段和毫米波頻段發(fā)展；在最后逼 近和對(duì)接階段，光學(xué)成像敏感器有更突出的優(yōu)點(diǎn)，所以也是國(guó)際上普遍使用的敏 感器；激光雷達(dá)的優(yōu)點(diǎn)是波束窄、分辨率高、體積小、重量輕、精度高，適合于 近距離測(cè)量，在各國(guó)得到