导语载人航天是各国科技实力的试炼场,特别是在航天器与空间站对接技术方面,各国都卯足了劲,进行了一场又一场的我国较量。
航天器的对接过程就像开车进车库一样,太慢了会停不进去,太快了会撞坏,稍有不慎就会导致飞船与空间站相撞酿成大祸。
从冷战时期美苏之间你追我赶的技术竞争,到如今三足鼎立的局面,各国对接技术的水平也是一波三折,各国之间也是各有高下。
美国、俄罗斯、中国,三个国家的飞船对接时间相差甚远,一个比一个手法更娴熟,各国到底各花何招?
快速对接是个技术活。作为载人航天领域一项重要的技术,我国希望能在载人航天方面与美国和俄罗斯一较高下。
上世纪60年代,美国向太空发射的“水星”系列飞船和“阿波罗”系列飞船,以其超高速对接技术在国际市场上一举夺魁。
紧随其后的是苏联向太空发射的“联盟”号系列飞船,其对接时间也仅为两小时。
直到本世纪初,中国也开始在航天领域发力,逐渐缩小与这两个国家的差距后,中国目前的载人航天飞船对接时间已经稳定在三小时左右,但对于这个水平,中国的科研人员来说绝对不会妥协,他们仍然相信科技能把梦想变成现实,正努力将其缩短至两小时内。
那么,为什么几个国家的飞船对接时间会有所差异呢?
对接时间长短受着什么影响?
最重要的是,对接时间过长又会造成怎样的不良后果?
舷中对接是指保证安全顺利对接时所保持轨道相对速度(向心速度)的一种对接方法。
它是指在航天器对接过程中,在两者中心之间形成一个共用系统,直到到达自主控制位置时才会脱离相互的关系。
对接手段不断发展,现在以自动进入为主。
而现在舷中绕地球旋转速度约为28千米每小时,也就是说,当他们进入相互之间引力作用后,所获得的速度是28千米每小时。
在轨道上,自然原本有一个相对稳定速度,假设时间是t,位移是s的情况下,它们之间有着一定关系可以用公式表示出来:
s=vt。
如果把等式的两边都除以t,就可得出v=s/t,再进一步得出t=s/v,这就关系到轨道上的位移、速度和时间。
也就是时间=t=s/v,这个公式就表明,当距离s固定情况下,与速度v成反比关系。
也就是说,如果都想在一个轨道上实现自主控制对接,那么就必须降低速度来实现。
这个公式也反映出降低速度和增加距离之间的互补关系,也就是当速度越低,需要距离则越高,而如果距离固定不变的话,必然会增加所需时间。
也就是说,在固定距离条件内,时间和速度之间则成反比关系。
因此,时间长短和速度快慢直接挂钩,而这些事情又直接影响着任务完成效率高低及工程实施成本等诸多方面,所以说不论是固定时间还是固定距离,都要保持平衡。
但是,不同国家选择不同,他们能不能找到合适收益与风险之间平衡点是非常重要的。
那么,如今一到两小时持续对接问题究竟是个什么情况?
各国到底有什么解决办法吗?
不同国家对接特点。我国如今三个载人飞船问世,是指“神舟”系列,包括神舟七号、九号、十号、十一号、十二号和十三号,在轨道上通过遥控操作下进行自主控制对接,对接时间都控制在二十五分钟以内。
然而,在神舟六号强直程难度下降踌躇满志时,有些设计改动了,就是把两个推进器合并到一起进行操作,这样看来,这都是一个很好的时机进行尝试。
在这个基础上,还可以尝试进行更高难度挑战,看看是否能够在轨道上实现自主推力分配操纵控制,这样可以看出这种方式下对接难度水平,它并不会随很多因素而变化,因为它本身就是一个大难点问题。
但是,还有个新问题就出来了,这就是在大量新技术都想使用的时候,这需要我们用怎么样的方式来进行选择。
其实现在还能看出来,俄罗斯和美国对于空间站计划仍旧非常重视,因为他们在空间站发展上落后于其他有着比较好的经验,所以他们也在利用这样的技术实现赶超。
美国航空航天局正大力支持有关实验性的载人航天飞行器景观,通过短途甚至解除姿态二十六立方米学生内部空间来展示相应样机,这是在再次测试并验证长期轨道飞行所需条件的重要基础上。
在欧洲航天局方面,他们总是利用哥伦布模式,准备着详细的信息,并且重点考虑到许可和获得支持方面的问题,以便加速这一设计程序。
因为之后获得先进设计经验以及更大可以支配资源,将人们带到更深层次探索之中,同样也是未来太空旅行所需要达到理想盈利状态。
欧洲如果仿效俄罗斯模式,将不会改变现有轨道任务,并且这样的任务需要按照一定周期排程,同时还存在相应需要动态调整与确定进程情况。
同样,他们还需要将新目标变模糊或设定成深层目标,这是可能使成本有所降低,同时还能从主要用其他的利润获得收入途径,而那些探索目标,可以采用边探索边分析方法进行实施。
相对于中国来说,他们认为这将是未来航空航天研究领域中新的重要里程碑,主要体现在前期过程经验,并且会有一定前景目标产生新方向。
各国空间站技术发展水平。若干年前,谈起联合协作来讲,将会非常吸引人,大家总以为,其国内空间站计划是中国要付出的最大代价。
但随着问题变得越来越多,大家才发现,对于这种共同联盟方法,没有特色项目知识的合作,并且前期成员经验能力较差,这显然已不能适应新形势,所以将联合体调整完之后,就需要不断提升,以便适应新的需求。
若想要加入,还要有可靠保证,独立发展则更多一些相对于欧洲更容易实现,其中可能会遇到一些问题,比如资金不足以及缺乏技术力量等困难,但对于世界经济大国来说,这些问题都不是难以逾越的障碍。
都知道苏联解体后俄罗斯不再拥有米尔空间站,但美国失去了多少呢?
因为他们有着好多个项目固定下来,如果说他们能把这些项目联合起来进行重新开发,而且还能够吸引更多国家加入其中,这将产生许多好处,有很大可能性会:
一是可以使他们占领更主导优势,与中国比较还有一定优势;
二就是将减少我国进一步发展所产生的阻力,从而使他们能更好发挥自己的作用;
三就是可以利用国际大型项目合作来增大潜在价值;
四则是能够提升各国科研水平;
五还有就是可以增强各国国际中的影响力;
六就是可以让相关技术不断得到更新维护提升,即使未来几十年后也依旧能够得到保持。
中国希望能够做到这几点,无疑就是它希望所改变,可以说国际空间站任务还是比较好控制和保障,从这方面看,其实我们还不能太过骄傲自满。
毕竟我们的当下还完全没有复制国际空间站经验,同时我们还不知道别人中国带了什么东西,而这就需要我们一步步来探索事情真相。
因为我们无法保证别人没有分享过或者了解过这些事态过程,以至于发生变数或者产生其他结果,但我们不知道未来是什么样的发展经历,我们还有更远大的蓝图,将进行新的探索之旅。
直到如今,我国一直处于独立尴尬状态,再加之国际空间站不断更新升级,这无疑将产生不少制约我们的因素,而这些都是我们需要考虑周全的问题,也是要面对新的考验。
结语虽然说科技是第一生产力,但是科学技术都要靠人才来实现创新与发展,人才能够带来新鲜活力,新领域同样蕴含着无限可能性。
无论是哪方面,在自身不具备足够能力的时候,就会出现严重缺陷,建设发展缓慢甚至原地踏步或者遭遇重大压制,所以我们必须要重视人才培养与引进,并投入更多精力去开拓新发展。