交会与对接对航天员系统的要求

　　发展航天器交会与对接技术需要重点考虑的一个问题是对航天员系统的要求。美国在双子星座计划的总结中，将对航天员系统的要求归纳为下列五：<p>　　</p><p>　　<strong>１.使航天员有充足时间来完成各种必要的操作活动</strong></p><p>　　</p><p>　　这种要求是从双子星座号飞船的几次飞行中获得的。例如，在双子星座６号和７号飞船飞行的第１圈轨道上没有进行交会机动，因此航天员有充足的时间来检查飞船各系统的运行是否正常。双子星座１０号飞船的交会从第３圈轨道推迟到第４圈轨道，这样就使航天员有充足的时间来完成复杂的轨道测量工作。</p><p>　　</p><p>　　<strong>２.接近弹道对插入散布和弹道中途机动飞行误差不敏感</strong></p><p>　　</p><p>　　这在发展第４圈轨道交会技术中极为重要。双子星座计划的一个目标就是实现近似于计划的最后接近弹道飞行，尽管出现插入散布、地面跟踪和通信发生误差等情况。</p><p>　　</p><p>　　<strong>３.照明情况要适合于备用程序</strong></p><p>　　</p><p>　　这一点在所有交会与对接任务中都很重要。就主动目标而言，理想的照明情况是：</p><p>　　</p><p>　　（１）航天员在交会与对接的最后阶段之前和最后阶段开始时，通过反射的太阳光能看到目标；</p><p>　　</p><p>　　（２）在最后阶段的转移中，航天员在星空背景下能看到目标的光亮；</p><p>　　</p><p>　　（３）当飞出黑暗区域以后，航天员为了对接可通过反射的太阳光看到目标。</p><p>　　</p><p>　　这种照明情况可使航天员在整个的最后交会操作中保持对目标的可视性，而且在制导平台失灵的情况下，还具有做惯性视线角度测量的能力。</p><p>　　</p><p>　　照明要求是选择最后阶段起始点的位置、转移中心角和最后接近角的重要因素。同主动目标交会的理想照明情况与同被动目标交会的不同。因为被动目标在黑暗中看不见，因此双子星座１０号飞船双光学交会的最后阶段完全是白天进行的。理想的最后阶段起始时间应在中午，如果起始时间较早，太阳光线靠近对目标的视线，从而使目标难以看清；如果起始时间太迟，在白天就难以完成交会。双子星座计划的经验表明，如果在最后接近目标期间飞船上的制导系统能够正常工作，那么对主动交会而言，照明并不是一个重要的约束条件，但是对光学交会来说，照明就是一个重要的约束条件。</p><p>　　</p><p>　　<strong>４.最后的弹道须保持低的最后接近速度和视线角速率</strong></p><p>　　</p><p>　　对于同椭圆交会和第１圈轨道交会方案，这条要求对选择弹道参数很重要。在双子星座号飞船的几次飞行中都选择１３０度的转移，主要是因为此角度的视线角速率低，相当于交叉拦截。双子星座１１号飞船选择了加偏压的远地点接近，是因为正切线接近可导致接近速度过高。 </p><p>　　</p><p>　　<strong>５.为防止对接制导系统失灵要提供备用程序</strong></p><p>　　</p><p>　　双子星座号飞船同合作目标的交会与对接主要采用闭环方式，即采用雷达、计算机和平台。为了提高飞行的成功率，在闭环装置失灵时，要有备用的制导信息和监测能力。备用制导指令是在航天员通过标线仪或六分仪观察目标和航天地图的基础上得出的。航天地图由图、表和计算图表组成，按轨道的力学关系推导出来，能提供交会机动所需的速度变化，航天员使用起来非常方便。航天地图对于同非合作的或被动目标，如阿金纳飞行器，进行交会也是必不可少的。</p><p>　　</p><p>　　为了准备航天地图和航天员程序，工程设计人员在混合模拟器上进行了工程评定。在评定过程中，要考虑到航天地图的弹道散布，而且还要同闭环系统进行比较。为了尽可能地简化航天地图的使用，并减少程序误差，还对程序时线进行了精练。</p><p>　　</p><p>　　在双子星座１１号飞船第１圈轨道交会任务中，在最后阶段中途弹道最后一次修正前雷达系统出了问题。虽然这次机动飞行使用了备用程序，但未经修正就完成了交会，因为所需的修正很小（０.６米/秒）。而在双子星座１２号飞船飞行中，由于制导系统的主要部件失灵，因此使用了备用程序；而且在最后阶段起始机动之前，雷达系统也失灵了，所以在整个最后阶段完全是通过使用备用程序才完成了交会。</p><p>　　</p><p>　　在双子星座计划中，交会前的许多操作都是应用光学技术才圆满完成的。光学交会需要严格地控制照明条件，像惯性平台这样的稳定参照是非常必要的。（吴国兴）</p><p>　　</p><br />