此刻,在距離地球393千米高度軌道上,已完成“天神合一”的天宮二號(hào)空間實(shí)驗(yàn)室與神舟十一號(hào)載人飛船組合體正以2萬8千千米時(shí)速飛行。兩個(gè)相對(duì)速度由每秒7800米降至0.2米的空間飛行器在經(jīng)過相隔5000米、400米、120米和30米四個(gè)停泊檢查節(jié)點(diǎn)后,利用微波、激光等多種對(duì)接指引技術(shù),最終實(shí)現(xiàn)中國(guó)又一次空間自動(dòng)交會(huì)對(duì)接。一系列的空間探索任務(wù)由完美的對(duì)接開始……將兩個(gè)重達(dá)八噸、以高速飛行的金屬艙體在“悄無聲息”間“撮合”到一起,空間對(duì)接機(jī)構(gòu)裝置可謂居功至偉。如同地面上兩列高鐵列車進(jìn)行編組一樣,其中一個(gè)對(duì)接體會(huì)選擇合適姿態(tài)來靜靜等待另一對(duì)接體的到來;不同的是,空間對(duì)接時(shí),兩個(gè)對(duì)接體在選擇較小相對(duì)速度的同時(shí),各自還將保持宇宙空間內(nèi)的高速運(yùn)動(dòng)。空間對(duì)接機(jī)構(gòu)的作用就是將兩個(gè)艙體最終緊緊鉤鎖在一起。 這類空間對(duì)接機(jī)構(gòu)主要分為:桿-錐式對(duì)接機(jī)構(gòu)和周邊式對(duì)接機(jī)構(gòu)。桿-錐式對(duì)接機(jī)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、自身質(zhì)量和外形較小。缺點(diǎn)則是通道狹小,不能為航天員提供進(jìn)出通道,且每個(gè)部分功能不能互換。為了能使航天員和貨物方便的直接通過對(duì)接后形成的通道進(jìn)出對(duì)接航天器系統(tǒng),蘇聯(lián)和美國(guó)于1975年共同研發(fā)了導(dǎo)向瓣外翻的周邊式對(duì)接機(jī)構(gòu),并在此后相繼研發(fā)了改進(jìn)型號(hào)APAS-89和APAS-95,以應(yīng)對(duì)越來越重、越來越大的航天飛機(jī)、貨運(yùn)飛船及載人飛船與空間站對(duì)接的問題。周邊式對(duì)接機(jī)構(gòu)由均勻分布在捕獲環(huán)上的三個(gè)導(dǎo)向瓣和捕捉鎖實(shí)現(xiàn)捕獲,再用一套傳動(dòng)機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)拉緊。剛性連接方式與桿-錐式對(duì)接機(jī)構(gòu)類似,但在對(duì)接機(jī)構(gòu)中間留出了一個(gè)通道。航天員與空間站貨物正是通過這個(gè)“生命通道”往來于空間站與運(yùn)輸飛船。目前中國(guó)航天器采用的周邊式對(duì)接機(jī)構(gòu)是由中國(guó)人自主研發(fā)并生產(chǎn)的。 對(duì)接機(jī)構(gòu)裝置如同不同電器間實(shí)現(xiàn)互通的轉(zhuǎn)換接口一樣,為能源和信息的交流提供保障。明年我國(guó)將首次發(fā)射天舟貨運(yùn)飛船,實(shí)現(xiàn)對(duì)天宮實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行燃料和物資的補(bǔ)給試驗(yàn)。誠(chéng)然,對(duì)接機(jī)構(gòu)裝置對(duì)于大型空間站以及深空探測(cè)活動(dòng)同樣作用重大。不同航天組織間也需要利用統(tǒng)一的對(duì)接裝置完成航天器的對(duì)接任務(wù)。對(duì)接機(jī)構(gòu)裝置將運(yùn)輸飛船和空間站緊密聯(lián)系在一起,還將使在深空探測(cè)旅程中的不同航天器的交會(huì)過程變得簡(jiǎn)單。可以設(shè)想,在月球表面行駛的載人月球車與月球基地艙室順利對(duì)接的場(chǎng)景;在我們?nèi)ネ鹦堑穆贸讨校S即趕上的運(yùn)輸飛船為我們送來急需給養(yǎng);亦或是與圍繞木星飛行,等候我們多時(shí)的探測(cè)飛船對(duì)接的那一剎的激悅心情,這一切無不是建立在航天基礎(chǔ)技術(shù)之上。未來幫助人類實(shí)現(xiàn)深空探測(cè)夢(mèng)想的可能是建立在不同標(biāo)準(zhǔn)之上的對(duì)接技術(shù),然亦可謂“殊途同歸”。(資料來源:《知識(shí)就是力量》雜志社)專家:魯暘筱懿,行星物理博士,中國(guó)天文學(xué)會(huì)會(huì)員,主要研究方向?yàn)樾行俏锢韺W(xué)和月球科學(xué)轉(zhuǎn)載請(qǐng)注明來自“科普中國(guó)”。

“天神合一”從對(duì)接開始:周邊式對(duì)接機(jī)構(gòu)解析

圖文簡(jiǎn)介

已完成對(duì)接的兩航天器“自拍”像此刻,在距離地球393千米高度軌道上,已完成“天神合一”的天宮二號(hào)空間實(shí)驗(yàn)室與神舟十一號(hào)載人飛船組合體正以2萬8千千米時(shí)速飛行。兩個(gè)相對(duì)速度由每秒7800米降至0.2米的空間飛行器在經(jīng)過相隔5000米、400米、120米和30米四個(gè)停泊檢查節(jié)點(diǎn)后,利用微波、激光等多種對(duì)接指引技術(shù),最終實(shí)現(xiàn)中