太空會合：修订间差异

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[[File:Gemini 7 in orbit - GPN-2006-000035.jpg|右|缩略图|1965年從雙子星6號太空船拍攝的雙子星7號太空船]]
[[File:Gemini 7 in orbit - GPN-2006-000035.jpg|右|缩略图|1965年从双子星6号太空船拍摄的双子星7号太空船]]


'''太空會合'''指兩個[[太空載具]]，通常其中一個是[[太空站]]，抵達同一個軌道，並且距離非常接近（目視距離）時的[[軌道操縱]]。
'''太空会合'''指两个[[太空载具]]，通常其中一个是[[太空站]]，抵达同一个轨道，并且距离非常接近（目视距离）时的[[轨道操縱]]。


太空會合要求兩個太空載具保持非常精確相等的[[軌道速度]]，才能保持兩者間的固定距離。會合後未必會進行[[靠接]]，也就是兩者接合在一起使兩者能互連。
太空会合要求两个太空载具保持非常精确相等的[[轨道速度]]，才能保持两者间的固定距离。会合后未必会进行[[靠接]]，也就是两者接合在一起使两者能互连。


太空會合的技術也能用於使太空船降落在重力微弱的天體上。例如要登陸火星的衛星，必須讓太空船與火衛保持一樣的軌道速度，接下來的''下降''步驟也與太空對接類似。
太空会合的技术也能用于使太空船降落在重力微弱的天体上。例如要登陆火星的卫星，必须让太空船与火卫保持一样的轨道速度，接下来的''下降''步驟也与太空对接类似。


== 歷史 ==
== 历史 ==
蘇聯第一次載人太空飛行的[[東方計劃]]裡，曾在短時間內從同一發射架，只隔一兩天發射兩個太空船（1962年[[東方3號]]、[[東方4號]]，1963年[[東方5號]]、[[東方6號]]）。這兩次火箭的導引系統都將兩個太空船發射至幾乎完全相同的軌道。然而因為東方太空船缺乏軌道操縱的推進器，因此無法達成會合。雖然一開始兩者間距離僅有5至6.5公里，但後來逐漸漂離至數千公里遠。
苏联第一次载人太空飞行的[[东方计划]]里，曾在短时间内从同一发射架，只隔一两天发射两个太空船（1962年[[东方3号]]、[[东方4号]]，1963年[[东方5号]]、[[东方6号]]）。这两次火箭的导引系统都将两个太空船发射至几乎完全相同的轨道。然而因为东方太空船缺乏轨道操縱的推进器，因此无法达成会合。虽然一开始两者间距离仅有5至6.5公里，但后来逐渐漂离至数千公里远。


1963年，日後成為阿波羅登月太空人的[[伯茲·艾德林]]提交了博士論文，題目為''載人軌道會合的視線導引技術'' (Line-Of-Sight Guidance Techniques For Manned Orbital Rendezvous)
1963年，日后成为阿波罗登月太空人的[[伯茲·艾德林]]提交了博士论文，题目为''载人轨道会合的视线导引技术'' (Line-Of-Sight Guidance Techniques For Manned Orbital Rendezvous)
<ref name=buzz>{{cite web |title=Orbital Rendezvous |author=Buzz Aldrin |url=http://buzzaldrin.com/space-vision/rocket_science/orbital-rendezvous/ |accessdate=2014-05-26 |archive-date=2011-10-09 |archive-url=https://web.archive.org/web/20111009142726/http://buzzaldrin.com/space-vision/rocket_science/orbital-rendezvous/ |dead-url=no }}</ref>
<ref name=buzz>{{cite web |title=Orbital Rendezvous |author=Buzz Aldrin |url=http://buzzaldrin.com/space-vision/rocket_science/orbital-rendezvous/ |accessdate=2014-05-26 }}</ref>
作為NASA太空人，他"將複雜的[[軌道力學]]翻譯成平易近人的飛行計劃給我的同僚看"
作为NASA太空人，他"将复杂的[[轨道力学]]翻译成平易近人的飞行计划給我的同僚看"
<ref name=waterkeeper>{{cite web |title=From Earth to Moon to Earth |author=Buzz Aldrin |url=http://www.waterkeeper.org/wp-content/uploads/2013/08/Fall-2005-Hawks-Doves.pdf |deadurl=yes |archiveurl=https://web.archive.org/web/20140527224845/http://www.waterkeeper.org/wp-content/uploads/2013/08/Fall-2005-Hawks-Doves.pdf |archivedate=2014-05-27 |access-date=2014-05-26 }}</ref>
<ref name=waterkeeper>{{cite web |title=From Earth to Moon to Earth |author=Buzz Aldrin |url=http://www.waterkeeper.org/wp-content/uploads/2013/08/Fall-2005-Hawks-Doves.pdf ||||access-date=2014-05-26 }}</ref>
=== 首次嘗試失敗 ===
=== 首次嘗试失败 ===
第一次太空會合的嘗試發生在1965年6月3日。美國太空人[[詹姆斯·麥克迪維特]]試著操作[[雙子星4號]]太空船與已使用完畢的[[泰坦火箭2型火箭]]會合。但因距離感的問題，還有火箭因推進劑排氣而不斷移動的問題，他無法靠得更近也無法保持位置。<ref name="mcdivittoh">Oral History Transcript / [http://www.jsc.nasa.gov/history/oral_histories/McDivittJA/mcdivittja.pdf James A. McDivitt] {{Wayback|url=http://www.jsc.nasa.gov/history/oral_histories/McDivittJA/mcdivittja.pdf |date=20160304130319 }} / Interviewed by Doug Ward / Elk Lake, Michigan – June 29, 1999</ref>
第一次太空会合的嘗试发生在1965年6月3日。美国太空人[[詹姆斯·麦克迪维特]]试著操作[[双子星4号]]太空船与已使用完畢的[[泰坦火箭2型火箭]]会合。但因距离感的问题，还有火箭因推进剂排气而不断移动的问题，他无法靠得更近也无法保持位置。<ref name="mcdivittoh">Oral History Transcript / [http://www.jsc.nasa.gov/history/oral_histories/McDivittJA/mcdivittja.pdf James A. McDivitt] / Interviewed by Doug Ward / Elk Lake, Michigan – June 29, 1999</ref>
最主要失敗的原因，是當時NASA工程師並不了解會合時所需要的軌道力學。
最主要失败的原因，是当时NASA工程师并不了解会合时所需要的轨道力学。
僅僅只將太空船指向目標再推進，並無法達成會合。如果目標在同一軌道的前面，後者增加速度則會同時提升高度，反而遠離目標。
仅仅只将太空船指向目标再推进，并无法达成会合。如果目标在同一轨道的前面，后者增加速度则会同时提升高度，反而远离目标。
正確的做法是改變追逐者的軌道，讓會合的目標追上或被追上，然後再移動到同一軌道使得兩者相對速度為零。
正确的做法是改变追逐者的轨道，让会合的目标追上或被追上，然后再移动到同一轨道使得两者相对速度为零。
<ref name="gemini-4-ea">{{Cite web |url=http://www.astronautix.com/flights/gemini4.htm |title=Gemini 4 |publisher=Encyclopedia Astronautica |deadurl=yes |archiveurl=https://web.archive.org/web/20101129073633/http://astronautix.com/flights/gemini4.htm |archivedate=2010-11-29 |access-date=2014-05-26 }}</ref>
<ref name="gemini-4-ea">{{Cite web |url=http://www.astronautix.com/flights/gemini4.htm |title=Gemini 4 |publisher=Encyclopedia Astronautica ||||access-date=2014-05-26 }}</ref>


{{quote|[[雙子星計劃]]工程師André Meyer後來評論, "會合發生的錯誤有個很好的解釋" 太空人就像任何一個在[[林顿·约翰逊太空中心]]的人一般，"完全無法了解[[軌道力學]]的作用。因此，我們全都變得很聰明而且將太空會合機動臻至完美，後來[[阿波羅計劃]]就用上了。"|<ref name="gemini-4-ea" />}}
{{quote|[[双子星计划]]工程师André Meyer后来评论, "会合发生的錯误有个很好的解释" 太空人就像任何一个在[[林顿·约翰逊太空中心]]的人一般，"完全无法了解[[轨道力学]]的作用。因此，我们全都变得很聰明而且将太空会合机动臻至完美，后来[[阿波罗计划]]就用上了。"|<ref name="gemini-4-ea" />}}


=== 首次成功會合 ===
=== 首次成功会合 ===
第一次成功的會合由美國太空人[[華爾特·舒拉]]在1965年12月15日達成。他將[[雙子星6號]]移動至姐妹船[[雙子星7號]]旁僅僅1英尺（30公分）。
第一次成功的会合由美国太空人[[华尔特·舒拉]]在1965年12月15日达成。他将[[双子星6号]]移动至姐妹船[[双子星7号]]旁仅仅1英尺（30公分）。
太空船並無對接設備，但足足保持固定位置達20分鐘。
太空船并无对接设备，但足足保持固定位置达20分钟。


=== 首次對接 ===
=== 首次对接 ===
首次有兩艘太空船對接是發生在1966年3月16日，[[雙子星8號]]在[[尼爾·阿姆斯壯]]的指揮下與[[Agena target vehicle|無人目標太空船]]會合。雙子星6號原本會是第一次對接，但該次任務所需的目標太空船發射失敗，所以對接計劃取消。<ref>{{Cite web |url=http://nssdc.gsfc.nasa.gov/nmc/spacecraftDisplay.do?id=GEM |title=存档副本 |accessdate=2014-05-26 |archive-date=2020-04-03 |archive-url=https://web.archive.org/web/20200403231734/https://nssdc.gsfc.nasa.gov/nmc/spacecraft/display.action?id=GEM |dead-url=no }}</ref>
首次有两艘太空船对接是发生在1966年3月16日，[[双子星8号]]在[[尼尔·阿姆斯壮]]的指揮下与[[Agena target vehicle|无人目标太空船]]会合。双子星6号原本会是第一次对接，但该次任务所需的目标太空船发射失败，所以对接计划取消。<ref>{{Cite web |url=http://nssdc.gsfc.nasa.gov/nmc/spacecraftDisplay.do?id=GEM |title=存档副本 |accessdate=2014-05-26 }}</ref>


蘇聯在1967年10月30日使用[[Cosmos 186]]及[[Cosmos 188]]太空船進行了第一次自動無人對接。
苏联在1967年10月30日使用[[Cosmos 186]]及[[Cosmos 188]]太空船进行了第一次自动无人对接。
<ref>[http://nssdc.gsfc.nasa.gov/nmc/masterCatalog.do?sc=1967-105A NSSDC ID: 1967-105A]{{Dead link}} NASA, NSSDC Master Catalog</ref>
<ref>[http://nssdc.gsfc.nasa.gov/nmc/masterCatalog.do?sc=1967-105A NSSDC ID: 1967-105A]{{Dead link}} NASA, NSSDC Master Catalog</ref>


第一位嘗試手動對接的蘇聯太空人是[[Georgy Timofeyevich Beregovoy]]，他在1968年10月將[[聯盟3號]]與無人的[[聯盟2號]]對接卻失敗。他將太空船間的距離從200公尺降到僅僅1英尺（30公分），但在用盡機動燃料前來不及對接。
第一位嘗试手动对接的苏联太空人是[[Georgy Timofeyevich Beregovoy]]，他在1968年10月将[[联盟3号]]与无人的[[联盟2号]]对接卻失败。他将太空船间的距离从200公尺降到仅仅1英尺（30公分），但在用尽机动燃料前来不及对接。


蘇聯第一次成功的載人太空船對接發生在1969年1月16日，[[聯盟4號]]與[[聯盟5號]]對接，並交換兩位太空人組員。
苏联第一次成功的载人太空船对接发生在1969年1月16日，[[联盟4号]]与[[联盟5号]]对接，并交换两位太空人组员。


第一次兩個不同國家的太空載具對接發生在1975年6月17日，在[[阿波羅-聯盟測試計劃]]中，阿波羅太空船與一艘聯盟號太空船對接。
第一次两个不同国家的太空载具对接发生在1975年6月17日，在[[阿波罗-联盟测试计划]]中，阿波罗太空船与一艘联盟号太空船对接。


第一次多重對接發生在1978年1月，[[聯盟26號]]與[[聯盟27號]]都與[[禮砲6號]]太空站對接。
第一次多重对接发生在1978年1月，[[联盟26号]]与[[联盟27号]]都与[[礼砲6号]]太空站对接。


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|[[File:S66-25781 PR.jpg|缩略图|右|300px| 雙子星8號目標太空船]]
|[[File:S66-25781 PR.jpg|缩略图|右|300px| 双子星8号目标太空船]]
|[[File:Gemini 8 docking.jpg|右|缩略图|雙子星8號與目標太空船在1966年3月對接]]
|[[File:Gemini 8 docking.jpg|右|缩略图|双子星8号与目标太空船在1966年3月对接]]
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== 用途 ==
== 用途 ==
[[File:Soyuz TMA-03M docking.jpg|缩略图|300px|右|2011年12月 [[Soyuz TMA-03M]]在低地軌道與MRM-1 ''Rassvet''對接，運送三位太空人至[[國際太空站]]]]
[[File:Soyuz TMA-03M docking.jpg|缩略图|300px|右|2011年12月 [[Soyuz TMA-03M]]在低地轨道与MRM-1 ''Rassvet''对接，运送三位太空人至[[国际太空站]]]]


每次太空船要將太空人或補給送上太空站時，就需要進行太空會合。第一次與太空站的會合發生在1971年6月7日由[[聯盟11號]]太空船與[[禮炮1號]]會合。載人太空任務已成功與6個禮砲太空站，[[天空實驗室]]，[[和平號]]及[[國際太空站]]會合過。目前[[聯盟號]]大約每六個月運送太空人上下國際太空站。
每次太空船要将太空人或补給送上太空站时，就需要进行太空会合。第一次与太空站的会合发生在1971年6月7日由[[联盟11号]]太空船与[[礼炮1号]]会合。载人太空任务已成功与6个礼砲太空站，[[天空实验室]]，[[和平号]]及[[国际太空站]]会合过。目前[[联盟号]]大约每六个月运送太空人上下国际太空站。


== 步驟與方法 ==
== 步驟与方法 ==
標準的會合及對接技巧是讓一個主動的太空船接近一個被動的目標。這技術已經成功展示在雙子星，阿波羅，阿波羅/聯盟號，禮砲號太空站，天空實驗室，和平號，國際太空站及神舟等太空計劃中。
标準的会合及对接技巧是让一个主动的太空船接近一个被动的目标。这技术已经成功展示在双子星，阿波罗，阿波罗/联盟号，礼砲号太空站，天空实验室，和平号，国际太空站及神舟等太空计划中。


=== 會合步驟 ===
=== 会合步驟 ===
太空會合由一個主動的追逐者太空載具以及一個被動的太空載具組成，可以分成幾個階段，通常始於兩個太空載具位於不同軌道，距離超過1000公里遠:
太空会合由一个主动的追逐者太空载具以及一个被动的太空载具组成，可以分成几个阶段，通常始于两个太空载具位于不同轨道，距离超过1000公里远:


{| class="wikitable"
{| class="wikitable"
|-
|-
! 階段
! 阶段
! 距離
! 距离
! 此階段一般時間長度
! 此阶段一般时间长度
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|-
| '''Drift Orbit A'''<br>(視線之外，無接觸)
| '''Drift Orbit A'''<br>(视线之外，无接触)
| >2 λ<sub>max</sub><ref>λ<sub>max</sub> is the [[Angular diameter|angular radius]] of the spacecraft’s true [[horizon]] as seen from the center of the planet; for [[low-Earth orbit|LEO]], it is the maximum Earth central angle from the altitude of the spacecraft.</ref>
| >2 λ<sub>max</sub><ref>λ<sub>max</sub> is the [[Angular diameter|angular radius]] of the spacecraft’s true [[horizon]] as seen from the center of the planet; for [[low-Earth orbit|LEO]], it is the maximum Earth central angle from the altitude of the spacecraft.</ref>
| 1 至 20 天
| 1 至 20 天
|-
|-
| '''Drift Orbit B'''<br>(視線接觸內)
| '''Drift Orbit B'''<br>(视线接触内)
| 2 λ<sub>max</sub> to {{convert|1|km|ft|sp=us}}
| 2 λ<sub>max</sub> to {{convert|1|km|ft|sp=us}}
| 1 至 5 天
| 1 至 5 天
第78行： 第78行：
| '''近接操作 B'''
| '''近接操作 B'''
| {{convert|100|-|10|m|ft}}
| {{convert|100|-|10|m|ft}}
| 45 – 90 分鐘
| 45 – 90 分钟
|-
|-
| '''對接'''
| '''对接'''
| <{{convert|10|m|ft|sp=us}}
| <{{convert|10|m|ft|sp=us}}
| <5 分鐘
| <5 分钟
|}
|}


有很多種[[飛行動力學|太空船操作技巧]]可用於進行[[平移]]，[[自轉|轉動]]的[[軌道機動|機動]]以作為近接及對接操作。<ref name=lee2010>{{cite journal |last=Lee |first=Daero |coauthors=Pernicka, Henry |title=Optimal Control for Proximity Operations and Docking |journal=Int’l J. of Aeronautical & Space Science |year=2010 |volume=11 |issue=3 |pages=206–220 |doi=10.5139/IJASS.2010.11.3.206 |url=http://ijass.org/On_line/admin/files/2010.11.3.206.pdf |accessdate=November 3, 2011 |bibcode=2010IJASS..11..206L |deadurl=yes |archiveurl=https://web.archive.org/web/20120331074715/http://ijass.org/On_line/admin/files/2010.11.3.206.pdf |archivedate=2012年3月31日 }}</ref>
有很多种[[飞行动力学|太空船操作技巧]]可用于进行[[平移]]，[[自转|转动]]的[[轨道机动|机动]]以作为近接及对接操作。<ref name=lee2010>{{cite journal |last=Lee |first=Daero |coauthors=Pernicka, Henry |title=Optimal Control for Proximity Operations and Docking |journal=Int’l J. of Aeronautical & Space Science |year=2010 |volume=11 |issue=3 |pages=206–220 |doi=10.5139/IJASS.2010.11.3.206 |url=http://ijass.org/On_line/admin/files/2010.11.3.206.pdf |accessdate=November 3, 2011 |bibcode=2010IJASS..11..206L }}</ref>


=== 進場方法 ===
=== 进场方法 ===


==== V-bar法 ====
==== V-bar法 ====
第95行： 第95行：
==== Z-bar法 ====
==== Z-bar法 ====


== 參見 ==
== 参见 ==


* [[Androgynous Peripheral Attach System]]
* [[Androgynous Peripheral Attach System]]
* [[共用靠泊機制]]
* [[共用靠泊机制]]
* [[月球軌道交會]]
* [[月球轨道交会]]
* [[節點歲差]]
* [[节点岁差]]
* [[Path-constrained rendezvous]]
* [[Path-constrained rendezvous]]


== 參考資料 ==
== 参考资料 ==
{{reflist|2}}
{{reflist}}


{{軌道}}
{{轨道}}
取自“https://www.qiuwenbaike.cn/wiki/太空會合”