初始条件|合体拢共分几步？一“瞄”二碰三连_机构|飞船|航天器|系统|几步

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王翔中国载人航天工程空间站系统总指挥

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【初始条件|合体拢共分几步？一“瞄”二碰三连】天宫空间站示意图。

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特邀答主
王翔中国载人航天工程空间站系统总指挥
课前预习
对接初始条件什么情况下可以对接？
交会的终点就是对接的起点。此时，飞船相对于空间站的横向位置与速度、三轴姿态与角速度都尽可能接近零，只有轴向飞行方向保持预先设计的接近速度。工程以这些参数的状态作为对接开始的条件。此条件对于飞行控制系统而言是交会控制目标，对于对接系统则是要适应的初始范围。从系统全局来看，交会终点精度越高越好，而对接机构的容差范围则越大越好，这也是系统设计指标在进行分配时需要留余量的界面。
这一刻，交会系统完成“交班” ，交会对接任务的接力棒交到了对接系统手中。
交会飞行结束时，两个航天器已经实现了“1+1” 。接下来的对接将使二者在舱体结构上实现“=1” ，成为运动控制、能源、信息、环境等舱内资源“=1”的基础。
课内知识
从单航天器到组合体对接需要几步？
作为两飞行器完成机械连接并形成刚性组合体的物理过程，对接主要包括三个步骤
01 接触、接纳和几何位置校正
前文说到了交会飞行中为了消除误差而进行的轨道修正。交会飞行完成时，飞船和空间站的位置、相对速度、相对姿态、角速度都是一致的，也就是说，对正了。但偏差仍然存在。因此，两个飞行器的对接机构相互接触后，第一件事就是消除初始偏差，让双方的机械装置相互接纳，并且校正相互的位置关系，实现完完全全的“对正” 。这个动作，类似拧螺钉时先对准螺孔的扶正动作。
地球上造房子常常用到我国传统的榫卯结构。仔细观察可以发现，榫的头部略细，而卯的入口稍宽，空间对接的接触面构造类似更加精密的榫卯，通过特殊的几何导向特征，让两个航天器对接机构越接近、越对正，从而严丝合缝、你中有我我中有你地结合在一起。这种接纳和校正形式有杆锥组合、环锥组合以及外窄内宽的导向瓣组合，我们常见的螺钉头和螺孔边缘就是一对锥面组合，而导向瓣则如两只岔开手指的手相互插合。
位置校正之后，为了使两个航天器的相对关系不再变化，捕获机构将在此时“抓住”对方，使彼此不再脱开。

初始条件|合体拢共分几步？一“瞄”二碰三连

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