神十三高難度徑向對接!國際空間站卻被再次頂歪,究竟還能用多久

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2021年10月16日0時23分,長征二號F火箭點火升空,582秒後船箭分離將神舟十三號送入瞭近地軌道,6.5小時後,神舟十三就和天宮空間站對接成功,三名航天員進入空間站,而且還是難度頗高的徑向對接!

而差不多在一天前,國際空間站再次發生啼笑皆非的事件,不知道除瞭啥狀況,國際空間在又一次被頂歪轉瞭57°,在這個中國人慶祝發射成功的時刻,國際空間站卻玩出這樣一套,不得不讓人懷疑,這國際空間站狀況連連,到底還能用多久?

什麼是徑向對接,這技術有多難?

1966年3月16日,美國的"雙子星8號"飛船與無人"阿金納"目標飛行器對接成功,實現瞭兩個航天器之間的首次交會對接。一年多之後的1967年10月30日,蘇聯飛船"宇宙186"與"宇宙188"也完成瞭首次自動交會對接。

雙子座和阿金納的對接過程

空間交會對接技術,在早期飛船時代並沒有什麼作用,但由於登月飛船設計的問題,這是必須要跨越的難關,比如阿波羅飛船,發射時登月艙在最後面,因為阿波羅登月飛船的尺寸比較大,根據整流罩空氣動力效應,大的放在後面。

因此在發射後必須要將登月艙頂到前面與服務艙對接,宇航員才能進入登月艙,因此對接技術成瞭必須要攻克的難關。

到瞭後來的空間站,對接簡直成瞭必須過關的技術,因為空間站停泊在近地軌道,無論是人員天地間來回,還是貨物補給與燃料補給,對接是繞不過去的坎,而且現代航天火箭發射規模有限,艙室都是圓筒幢,艙室與艙室之間的連接也是通過對接完成。

所以空間站無論是建設還是維護,對接都是繞不過去的,那麼對接有幾種方式呢?一般有V-bar法、R-bar法和Z-bar法,其實V向對接就是目標飛行器和飛船變軌到同一軌道後,再一前一後方式對接,這種是最常見的對接方式之一;另一種比較常見的則是Z向對接,其實也和V向類似,飛船追上目標飛行器後再飛到兩側進行對接。

這兩種對接方式的特點是飛船和目標飛行器速度一致,因此慢慢調整位置對接,但徑向對接就不一樣瞭,比如從飛船(靠近地球方向)在接近飛船(更高軌道)時會有一個連續變軌並且還要保持相對速度一致的要求。

怎麼個比方呢?各位應該看過在機場上開著公交車拆炸彈的那兩輛車,在平行的條件下其實不難,因為隻要保持速度一致,基本就能同步瞭,甚至兩輛車之間還可以放個跳板來回走動,但一旦將其放置到環形賽道上就不一樣瞭,同樣的速度,內圈的走過的角度明顯要更高。

而且在太空還有一個超級麻煩的問題,速度改變,軌道就會改變,因此從地球朝著飛船接近的過程中就面臨著這樣的問題。北京航天飛行控制中心空間站任務總師孫軍表示,整個對接過程是高度動態的,控制系統要實時地去感知核心艙的位置,控制過程相當復雜。

當然各位也不必為航天員著急,因為除瞭人員介入操作控制外,還有大量的輔助系統,比如增強定位系統,激光定位、微波雷達等外圍系統的保障。

天宮空間站建設到底什麼時候才能完成?

國際空間站是一個長80多米,寬110多米,重達420噸的太空巨無霸,運行在大致400千米的圓形軌道上,常駐宇航員為6人。

國際空間站總共有16個參與國,主要則是美俄負責建設,總共造價大約為1500億美元,從1998年開始建設到2011年初步完成總共歷時13年。

那麼天宮空間站也需要那麼久嗎?顯然不需要,因為天宮空間站規模要比國際空間站要小一些,從國傢航天局公佈的信息來看應該會在2023年左右建設完成,接下來的一年多時間裡,會經歷非常密集的發射計劃:

到2023年建成時將達到60噸級,常駐宇航員規模為2~3人,總共艙室包括核心艙、實驗艙I,實驗艙II,光學艙以及貨運飛船和載人飛船等基本構型,看起來像是一個丁字形,但未來可以根據需求擴展成十字形和千字形。

擴展後的天宮空間站最大可達180噸,常駐航天員可以增加至6人,與國際空間站相比,即使擴展後的天宮空間站也要小很多,但事實上真正用於工作與實驗的功能與總量卻不比國際空間站少多少,比如由於技術的進步,太陽能電池的功率,國際空間站(ISS)是110千瓦,而天宮空間站(CSS)是100千瓦。

所以天宮空間站並不會輸國際空間站很多,而且我們有後發優勢,比如天宮空間站使用的軌道維持發動機是電推,光燃料每年都不知道要節省多少。

國際空間站:廉頗老矣,尚能飯否?

2021年10月15日,俄羅斯衛星通訊社報道,在國際空間站上完成拍攝任務的俄羅斯電影攝制組即將返回地球使用的“聯盟MS-18”飛船的發動機進行測試時,再次將國際空間站頂得差點掉個方向,最大角度是已經偏轉瞭57°。

這事情在國際空間站上已經不是第一次發生瞭,2021年7月29日,國際空間站最後一個擴展艙“科學艙”對接成功後意外地啟動瞭發動機,結果也將國際空間站差點給頂翻瞭,公開的資料是角度偏差不大,後來用姿態發動機調整回來瞭,但據另外透露的消息是已經轉過一周。

盡管在太空這並不是什麼大問題,但這發動機不聽使喚的啟動不是很要命麼!並且國際空間站上湧的肼類燃料,非常寶貴,這隨便玩玩就消耗瞭不少,這都是大把的錢呢!

另一個不爭的事實則是,從1998年起,最早的曙光艙已經走過瞭將近24個年頭,而後來陸續建設的艙段時間年份都不等,但除瞭科學艙外,最近一個艙段是2011年2月4日由發現號航天飛機送上軌道的多用途增壓艙,到今年也已經快12年。

老化、故障、不堪使用已經是國際空間站的常態,我們下面簡單來個統計,國際空間站到底出瞭哪些幺蛾子事件:

第一次漏氣事件

國際空間站上的漏氣事件有兩次,一次是人為鉆孔搞出來的,2018年8月30日深夜,NASA監測人員發現國際空間站氣壓發生變化,檢查後發現對接的俄羅斯聯盟號飛船MS-09在漏氣,但找到漏氣點時讓大傢傻眼瞭,很明顯鉆頭鉆過的痕跡。

但究竟是誰搞的,已經成為一個謎,不過在今年8月12日,俄羅斯塔斯社曝出一個猛料,2018年俄羅斯飛船上的孔是美國女宇航員Auñón-Chancellor,她當時正受到深靜脈血栓(deep vein thrombosis)的困擾,這種病會激起病人的“急性心理障礙”,從而令患者做出一些過激行為。

當然美國人死不承認,到現在為止雙方還在互相扯皮,但坊間都認為,俄羅斯的判斷應該是準確的,隻不過美國人不太想承認而已,畢竟實在是太丟人瞭。

第二次漏氣事件

2020年9月29日,星辰號艙體出現漏氣事件,在靠近星號服務艙通信設備附近一處墻上刮痕上找到泄漏點,最後用卡普頓膠帶完成瞭修復。

國際空間站開裂事件

今年8月底在曙光號上發現瞭多條“非穿透性裂紋”,暫時還沒有發生漏氣,這個發現表明,最早期發射航天的曙光艙可能存在某些疲勞現象,國際空間站疲態盡顯,未來的繼續運行蒙上瞭一層陰影。

國際空間站馬桶故障事件

2019年2月份俄羅斯衛星通訊社稱美國艙段廁所出現故障,美國宇航員已經收集超過10升從衛生間流出的液體。這個馬桶造價高達1900萬美元,但故障率挺高,這次漏出不明液體實在有些惡心,你說馬桶中還能漏出啥不明液體呢?

不過好在2020年10月份,NASA將一個造價高達2300萬美元的馬桶送到瞭國際空間站,這個功能齊全,經過重新設計的馬桶,解決瞭宇航員們的後顧之憂。

氧氣系統故障事件

2020年10月份,俄羅斯艙段一側的供氧系統兩周內兩次出現故障,盡管很快被修復,但這東西用得實在不是那麼放心。

其實國際空間站上發生過的故障事件還真不少,筆者就不再追溯統計瞭,比如電腦故障,或者烤箱故障等小事就不再多提,這隻是讓各位瞭解下,國際空間站大毛病沒有,但小毛病從來就沒斷過,就這樣一個空間站,NASA的尼爾森局長在今年6月23日稱,有必要將沃爾夫條款永久化,永久禁止中國人進入國際空間站。

實在不知道這位曾經是宇航員的NASA局長有沒看新聞,中國人空間站核心艙都發射瞭,還稀罕你們的破銅爛鐵不成?這個延壽也隻能跑到2030年,每年單獨就燃料都要消耗7.5噸,僅僅維持軌道就需要2.1億美元的國際空間站,咱真的沒興趣。

畢竟咱也知道套路,要是中國人參加,首先就得付一大筆維修錢,咱傢的小別墅不香嗎,還要去裝修你們已經塊折騰壞瞭的老破大?

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  • 本文由 发表于 2021年10月17日
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