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神十三高难度径向对接!国际空间站却被再次顶歪,究竟还能用多久

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2021年10月16日0时23分,长征二号F火箭点火升空,582秒后船箭分离将神舟十三号送入了近地轨道,6.5小时后,神舟十三号就和天宫空间站对接成功,三名航天员进入空间站,而且还是难度颇高的径向对接!


而差不多在一天前,国际空间站再次发生啼笑皆非的事件,不知道除了啥状况,国际空间站在又一次被顶歪转了57°,在这个中国人庆祝发射成功的时刻,国际空间站却玩出这样一套,不得不让人怀疑,这国际空间站状况连连,到底还能用多久?


什么是径向对接,这技术有多难?

1966年3月16日,美国的"双子星8号"飞船与无人"阿金纳"目标飞行器对接成功,实现了两个航天器之间的首次交会对接。一年多之后的1967年10月30日,苏联飞船"宇宙186"与"宇宙188"也完成了首次自动交会对接。

双子座和阿金纳的对接过程


空间交会对接技术,在早期飞船时代并没有什么作用,但由于登月飞船设计的问题,这是必须要跨越的难关,比如阿波罗飞船,发射时登月舱在最后面,因为阿波罗登月飞船的尺寸比较大,根据整流罩空气动力效应,大的放在后面。


因此在发射后必须要将登月舱顶到前面与服务舱对接,宇航员才能进入登月舱,因此对接技术成了必须要攻克的难关。


到了后来的空间站,对接简直成了必须过关的技术,因为空间站停泊在近地轨道,无论是人员天地间来回,还是货物补给与燃料补给,对接是绕不过去的坎,而且现代航天火箭发射规模有限,舱室都是圆筒床,舱室与舱室之间的连接也是通过对接完成。


所以空间站无论是建设还是维护,对接都是绕不过去的,那么对接有几种方式呢?一般有V-bar法、R-bar法和Z-bar法,其实V向对接就是目标飞行器和飞船变轨到同一轨道后,再一前一后方式对接,这种是最常见的对接方式之一;另一种比较常见的则是Z向对接,其实也和V向类似,飞船追上目标飞行器后再飞到两侧进行对接。


这两种对接方式的特点是飞船和目标飞行器速度一致,因此慢慢调整位置对接,但径向对接就不一样了,比如从飞船(靠近地球方向)在接近飞船(更高轨道)时会有一个连续变轨并且还要保持相对速度一致的要求。


怎么个比方呢?各位应该看过在机场上开着公交车拆炸弹的那两辆车,在平行的条件下其实不难,因为只要保持速度一致,基本就能同步了,甚至两辆车之间还可以放个跳板来回走动,但一旦将其放置到环形赛道上就不一样了,同样的速度,内圈的走过的角度明显要更高。


而且在太空还有一个超级麻烦的问题,速度改变,轨道就会改变,因此从地球朝着飞船接近的过程中就面临着这样的问题。北京航天飞行控制中心空间站任务总师孙军表示,整个对接过程是高度动态的,控制系统要实时地去感知核心舱的位置,控制过程相当复杂。


当然各位也不必为航天员着急,因为除了人员介入操作控制外,还有大量的辅助系统,比如增强定位系统,激光定位、微波雷达等外围系统的保障。

天宫空间站建设到底什么时候才能完成?

国际空间站是一个长80多米,宽110多米,重达420吨的太空巨无霸,运行在大致400千米的圆形轨道上,常驻宇航员为6人。


国际空间站总共有16个参与国,主要则是美俄负责建设,总共造价大约为1500亿美元,从1998年开始建设到2011年初步完成总共历时13年。


那么天宫空间站也需要那么久吗?显然不需要,因为天宫空间站规模要比国际空间站要小一些,从国家航天局公布的信息来看应该会在2023年左右建设完成,接下来的一年多时间里,会经历非常密集的发射计划:


到2023年建成时将达到60吨级,常驻宇航员规模为2~3人,总共舱室包括核心舱、实验舱I,实验舱II,光学舱以及货运飞船和载人飞船等基本构型,看起来像是一个丁字形,但未来可以根据需求扩展成十字形和千字形。


扩展后的天宫空间站最大可达180吨,常驻航天员可以增加至6人,与国际空间站相比,即使扩展后的天宫空间站也要小很多,但事实上真正用于工作与实验的功能与总量却不比国际空间站少多少,比如由于技术的进步,太阳能电池的功率,国际空间站(ISS)是110千瓦,而天宫空间站(CSS)是100千瓦。


所以天宫空间站并不会输国际空间站很多,而且我们有后发优势,比如天宫空间站使用的轨道维持发动机是电推,光燃料每年都不知道要节省多少。

国际空间站:廉颇老矣,尚能饭否?

2021年10月15日,俄罗斯卫星通讯社报道,在国际空间站上完成拍摄任务的俄罗斯电影摄制组即将返回地球使用的“联盟MS-18”飞船的发动机进行测试时,再次将国际空间站顶得差点掉个方向,最大角度是已经偏转了57°。


这事情在国际空间站上已经不是第一次发生了,2021年7月29日,国际空间站最后一个扩展舱“科学舱”对接成功后意外地启动了发动机,结果也将国际空间站差点给顶翻了,公开的资料是角度偏差不大,后来用姿态发动机调整回来了,但据另外透露的消息是已经转过一周。


尽管在太空这并不是什么大问题,但这发动机不听使唤的启动不是很要命么!并且国际空间站上涌的肼类燃料,非常宝贵,这随便玩玩就消耗了不少,这都是大把的钱呢!


另一个不争的事实则是,从1998年起,最早的曙光舱已经走过了将近24个年头,而后来陆续建设的舱段时间年份都不等,但除了科学舱外,最近一个舱段是2011年2月4日由发现号航天飞机送上轨道的多用途增压舱,到今年也已经快12年。


老化、故障、不堪使用已经是国际空间站的常态,我们下面简单来个统计,国际空间站到底出了哪些幺蛾子事件:

第一次漏气事件

国际空间站上的漏气事件有两次,一次是人为钻孔搞出来的,2018年8月30日深夜,NASA监测人员发现国际空间站气压发生变化,检查后发现对接的俄罗斯联盟号飞船MS-09在漏气,但找到漏气点时让大家傻眼了,很明显钻头钻过的痕迹。


但究竟是谁搞的,已经成为一个谜,不过在今年8月12日,俄罗斯塔斯社曝出一个猛料,2018年俄罗斯飞船上的孔是美国女宇航员Auñón-Chancellor,她当时正受到深静脉血栓(deep vein thrombosis)的困扰,这种病会激起病人的“急性心理障碍”,从而令患者做出一些过激行为。


当然美国人死不承认,到现在为止双方还在互相扯皮,但坊间都认为,俄罗斯的判断应该是准确的,只不过美国人不太想承认而已,毕竟实在是太丢人了。

第二次漏气事件

2020年9月29日,星辰号舱体出现漏气事件,在靠近星号服务舱通信设备附近一处墙上刮痕上找到泄漏点,最后用卡普顿胶带完成了修复。

国际空间站开裂事件

今年8月底在曙光号上发现了多条“非穿透性裂纹”,暂时还没有发生漏气,这个发现表明,最早期发射航天的曙光舱可能存在某些疲劳现象,国际空间站疲态尽显,未来的继续运行蒙上了一层阴影。

国际空间站马桶故障事件

2019年2月份俄罗斯卫星通讯社称美国舱段厕所出现故障,美国宇航员已经收集超过10升从卫生间流出的液体。这个马桶造价高达1900万美元,但故障率挺高,这次漏出不明液体实在有些恶心,你说马桶中还能漏出啥不明液体呢?


不过好在2020年10月份,NASA将一个造价高达2300万美元的马桶送到了国际空间站,这个功能齐全,经过重新设计的马桶,解决了宇航员们的后顾之忧。

氧气系统故障事件

2020年10月份,俄罗斯舱段一侧的供氧系统两周内两次出现故障,尽管很快被修复,但这东西用得实在不是那么放心。


其实国际空间站上发生过的故障事件还真不少,笔者就不再追溯统计了,比如电脑故障,或者烤箱故障等小事就不再多提,这只是让各位了解下,国际空间站大毛病没有,但小毛病从来就没断过,就这样一个空间站,NASA的尼尔森局长在今年6月23日称,有必要将沃尔夫条款永久化,永久禁止中国人进入国际空间站。


实在不知道这位曾经是宇航员的NASA局长有没看新闻,中国人空间站核心舱都发射了,还稀罕你们的破铜烂铁不成?这个延寿也只能跑到2030年,每年单独就燃料都要消耗7.5吨,仅仅维持轨道就需要2.1亿美元的国际空间站,咱真的没兴趣。


毕竟咱也知道套路,要是中国人参加,首先就得付一大笔维修钱,咱家的小别墅不香吗,还要去装修你们已经块折腾坏了的老破大?

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