下文將以飛船和空間實驗室的空間交會(hui) 對接為(wei) 例,說明交會(hui) 對接的地麵導引過程。

天宮一號空間實驗室
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天宮一號空間實驗室結構圖
在實施空間交會(hui) 對接時,空間實驗室通常運行在大約340千米高的兩(liang) 天回歸的圓軌道上。通過精心選擇飛船的發射窗口和飛行程序,飛船入軌後進入與(yu) 空間實驗室軌道麵相近、比空間實驗室高度略低且在空間實驗室之後飛行的軌道。
根據航天動力學理論,飛船的軌道高度越低,運行周期越短,繞地球飛行的角速度就越大。因此,經過一段時間後,飛船就可以追到距離空間實驗室不遠的下方,此時通過變軌抬高飛船軌道高度,就可以使飛船進一步接近空間實驗室。同時,當二者軌道高度接近時,運行周期也接近了,因此相對速度就變小了。
如果飛船和空間實驗室的運行軌道不在同一個(ge) 平麵內(nei) ,還需在兩(liang) 個(ge) 平麵的交會(hui) 處進行變軌,使兩(liang) 個(ge) 軌道共麵。當然,考慮到地球大氣、地球非球形等因素對軌道麵的影響,實際操作中,改變軌道麵的變軌位置和變軌衝(chong) 量方向會(hui) 略有不同。
具體(ti) 的變軌控製方案依賴於(yu) 地麵對飛船和空間實驗室軌道的測量精度及對飛船的控製精度。假如測量和控製精度很高,飛船隻需要少數幾次變軌就可以實現交會(hui) ,就好像高水平的高爾夫運動員,幾杆就能把高爾夫球打進洞裏一樣。
通常,地麵導引過程包括4~6次變軌。每次變軌前,地麵測控站首先要對飛船和空間實驗室進行精確測軌,知道它們(men) 現在和未來的準確位置後,再對飛船發號施令。每次變軌後,地麵同樣要對飛船和空間實驗室進行精確測軌,一方麵檢驗飛船是不是按照地麵的指令變軌了,另一方麵也是為(wei) 下一次變軌做準備。這樣一環扣一環,每一步都必須將飛船嚴(yan) 格控製在預定的範圍內(nei) ,最後才能保障飛船自主導引的正常實施。
參考文獻/錢衛平,吳斌.碧空天鏈——探究測控通信與(yu) 搜索救援[M].北京:中國宇航出版社,2011.
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