形式多樣——
俄羅斯對接次數最多
記者:以往國際上實現空間交會對接主要採用哪些技術形式?成功率如何?
龐之浩:蘇聯/俄羅斯一直是世界上進行航太器空間交會對接最多的航太大國。其對接形式可謂多種多樣:有無人飛船與無人飛船的對接;有載人飛船、無人飛船與空間站的對接;還有空間站模組艙間的交會對接與組裝等等,並積累了極為豐富的成功經驗。其聯盟19號與美國阿波羅18號載人飛船首次實現了2個不同國家航太器間的交會對接,也首次使用了“異體同構周邊”式對接機構,從而大大促進了對接機構發展,也為此後開展大型國際航太合作奠定了重要的基礎。
至今,蘇/俄已發射上百艘宇宙飛船,其交會對接失敗的教訓也格外讓人觸目驚心。在所發生的10多次故障中,最嚴重一次是發生了“追尾”事故。1997年6月24日,進步M-34飛船脫離和平號空間站對介面飛離了空間站一段距離,當25日該飛船飛回來再次逼近空間站時,由於制動控制部件失靈,飛船沒有及時對航太員指令作出響應,所以在飛到和平號時,直接撞到和平號“晶體”艙上,是地面控制中心及時控制住了進步M-34。2010年,俄羅斯2艘進步M貨運飛船與“國際空間站”進行自動對接時也先後失敗,都擦肩而過,後來採取改進措施才獲得成功。
這些交會對接事故中,相當部分是因系統故障造成的,例如自動交會測量系統失靈、對接機構故障等。所以,目前俄羅斯在改進交會對接技術的同時,也在不斷建立和完善地面試驗手段,突破和掌握了一系列關鍵技術。
全面適應——
美國對接成功率較高
記者:航太大國實施空間交會對接通常主要考慮哪些因素?如何適應多種客觀條件,實現關鍵技術突破?
龐之浩:美國的經驗是,其航太器交會對接多采用手動方式,主要全面考慮技術的把握性、安全可靠性和成本經濟性等諸多因素。為此,航太員要在地面上進行大量操作培訓和倣真試驗。
比如為了給阿波羅登月計劃做技術準備,美國研製和發射了“雙子星座”系列飛船,重在突破和掌握太空行走及空間交會對接等關鍵技術。
至今,美國只發生過2次交會對接故障,一次是雙子星座9號與“阿金納”對接時發生故障;另一次是阿波羅14號飛往月球過程中,在指令艙與登月艙對接時,由於對接機構採用國外引進的材料,所以出現多次對接失敗,直到第6次試接後才獲得成功。正常情況下只需25分鐘的對接,卻花了近2小時。
目前,美國交會對接飛行程式和操作方案,能夠全面適應多種客觀條件和狀態改變的需要,例如發射時間推遲、追蹤器入軌狀態改變和設備故障等,因而其對接成功率目前較高。
未來發展——
仍需邁好“太空四步”
記者:未來在國際上實現空間交會對接主要有哪些用途?其前景如何?
龐之浩:國際大量實踐與研究表明,空間交會對接技術未來主要有4大用途:一是可實現天地往返運輸器(宇宙飛船、太空梭)與長期在軌運作航太器(空間站)的停靠和連接,目前世界上所有空間站都採用了這種方式來維持長期運作。二是可使2個空間站在太空相互支援。2011年8月16日,俄羅斯軌道技術公司宣佈,將打造一個能容納7人的太空旅館,其用途之一就是充當“國際空間站”航太員緊急避難所。三是可在軌組裝大型航太器結構,即把要建造的航太器分成若干部分陸續發射到某一高度軌道上,然後通過交會對接技術組裝成大型航太器系統,和平號空間站與“國際空間站”都是如此建造而成。四是航太器重構不斷實現系統優化,以備未來完成其他深空探索等航太任務。
記者:面向未來國際上航太器空間交會對接將呈現哪些新發展新趨勢?
龐之浩:縱觀國際航太器空間交會對接發展簡史,儘管根據具體要求、各種飛行程式會有所不同,但基本操作方式仍需邁好“太空四步”:大致是“地面導引、自動尋的、分步逼近、對接合攏”4個階段。其中前3個階段為交會,第4個階段為對接,並連成整體運作。
未來國際發展趨勢,仍將是人工控制與自動控制相結合,以提高交會對接的靈活性、可靠性和成功率,而其中充分的地面倣真試驗將是成功的關鍵。
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