上周,Progress MS-11货船在发射后3小时21分钟与国际空间站对接,创造了新纪录。 这是第二艘超短路飞行的船-仅转了两圈。 自2012年起,Progress M-16M按照较短的六小时时间表飞行,到ISS的飞行时间一直在减少,现在已经到了三个半小时-这不是极限。
货船的发射,照片CC“南方” / Roscosmos如此不同的记录
答:索科洛夫。 第一个实验性空间站(联盟号4和-5航天器的对接)历史上有点讽刺意味的是,最初的联系很快。 苏联保持着绝对的速度记录-1968年4月15日,无人的联盟号“ Cosmos-213”在发射后仅47分钟就与同一个Cosmos-212对接。 创纪录的载人对接也可能成为苏联-由乔治·贝雷戈沃伊(George Beregovoi)驾驶的联盟3号(Soyuz-3)在不到一个小时的时间内就接近了无人联盟2号。 但是,可惜的是,在轨道的夜侧,宇航员无法正确调整飞船的方向,对接中断了。 因此,有人对接速度的记录属于美国人。 1966年9月发射,双子座11号在1小时34分钟后与Agen目标对接。
现在这样的记录无法被超越,原因就在于轨道力学。 在苏联,拜科努尔宇宙飞船有两个发射场,第一艘飞船可以进入轨道,并在一天后越过宇宙飞船。 此刻,第二艘船开始了,并立即出现在第一艘船附近。 沃斯托克斯-3和-4首次扭转了这种局面,宇航员尼古拉耶夫和波波维奇相距不远。 在美国太空港以东,有一片海洋,它允许第二艘飞船在与第一艘飞船相同的轨道上发射,每天两次,在轨道的上升和下降部分。 在任何情况下,发射的第二艘船都离目标有几公里的距离,可以立即进坞。
Salyut-7站和联盟号停靠舰当轨道站开始运行时,由于这些站进入更高的轨道,随着时间的流逝而变慢,并且苏联也独立进行了机动,因此这些计划停止了运作。 结果,苏联和美国走了不同的路。 在美国,飞往Skylab站的航班花了6圈或8.5个小时。 在苏联,他们改用日常方案。 该站进行了机动,准备接收接收该船的轨道,该船飞行了大约24小时。 当Mir轨道综合体在80年代中期发射升空时,它的重量太重,无法进行特殊机动,因此舰船改用了两天进近方案。 另一个因素也影响了这一点-实践证明,在发射后的第二天,宇航员敏锐地适应零重力,他们感到更糟,如果有必要,改用手动对接的功能效率较低,并且犯了错误。 在国际空间站开始使用为期两天的对接方案,并且在十年开始之前,货运和载人航天器以34个转弯到达该站。
速度与精度
到十年初,船舶和运载火箭向数字控制系统的过渡使我们能够以更快的对接方案开始实验。 在RSC Energia的Rafail Farvazovich Murtazin自1979年以来一直在弹道部门工作,现在担任该部门的负责人,已成为主要的发烧友。
R.F. Murtazin,Vera Tyukalova摄影/“您的太空部门”但是我应该走多久? 历史表明,每天的治疗方法不是最佳的。 通常,根据医生和宇航员的说法,适应零重力的急性期是在太空中大约六个小时后开始的。 第二个限制是由技术人员设定的-在第五个轨道之后,该轨道相对于地面测量点发生了移动,并且控制该船变得更加困难。 最初,开发了五匝电路,但事实证明,由于具有控制功能,因此无法在货船上进行预先检查。 因此,恰好四匝或六个小时成为短路的最大允许值。 而且,该技术应该不断地工作,为记录创建记录是没有意义的。 为此,有必要学习如何解决技术和弹道问题。 国际空间站是有史以来最重的空间站,操纵它形成所需轨道的可能性非常有限。 它也很大,带有巨大的太阳能电池板,并明显受到大气残留物的抑制。 这些残留物的密度取决于太阳活动,而太阳活动无法提前几个月预测。 另外,有时您必须进行操作以避免空间碎片。 也存在技术限制-必须在轨道的日侧和地面控制点的能见度范围内对接。 好吧,最后,您需要保持轨道参数与将来的发射兼容。
决定对接可能性的主要参数是相角及其允许范围。 当“联盟”号或“进步”号与运载火箭的第三级分开时,它们处于大约210公里的低轨道上。 ISS在400-450公里处飞得更高。 为了飞往车站,船舶需要提升轨道并对准车站将在一段时间后到达的位置。 因此,在船与站之间分离时,存在所谓的相位角(图中有明亮的区域)。

相位角具有有效的相位范围。 对于一个为期两天的计划,它非常大-150°。 而且在四匝电路中,它变得更小-22度(相角从18°到40°)。 然后,有必要应用技术技巧,例如,船舶以独立模式执行前两次操纵,这取决于计算的而不是实际位置。 在随后的操作中,当知道撤回错误时,将执行更正。 没有这个技巧,相位范围将下降到大约15度,并且要在其中安装不均匀且不可预测的减小的站台将非常困难。
联盟号MS-11航天器的机动和轨道高度, 来源卓越的极限
2013年,首批载人的联盟号按照一个简短的计划前往了车站,机组人员赞赏这项创新的便利性。 但是事实证明这并不理想-宇航员需要很长的工作时间,即18到20个小时,其中11个小时必须花在宇航服上。 显然希望减少从开始到停靠的时间。 但是飞行时间越短,允许的相位范围越小。 新的弹道技巧得以解救-如果您允许将飞船发射到稍微不同的倾斜轨道上,则可以额外操纵发射时间,从而扩大相位范围的边界。 由于对接需要匹配的(共面)平面,因此已经在太空中的船舶(或运载火箭的第三级)将向侧面执行附加操纵,以合并轨道平面。 因此,两回合的超短和解方案诞生了。

第一次尝试没有成功-由于技术问题,2017年底和2018年初启动Progress转移为保留日,从而迫使使用已经可用的两天备份方案。 去年夏天,按照超短计划的第一个“进度”飞到了3小时40分钟到达车站。 现在第二次测试已成功通过,时间缩短了一点,降至3小时21分钟。
请注意,在两匝接近方案中,相位范围下降到6°(从12°到18°)。 尽管有各种花招,要在可接受的范围内站位,现在变得更加困难,成功的飞行表明大型和重型国际空间站的控制和管理水平有所提高。 这不是极限-Rafail Farvazovich在2013年
梦想着对接一轮! 为此,您将不得不更改自主和解的范围,但是问题似乎已经解决。 因此,联盟号很可能会在几年后看起来更像是瞪羚的郊区-“在拥挤的条件下一个半小时,而您正在国际空间站上”。 短途飞行所带来的技术和数学困难对于那些想更深入地研究的人来说将是一个惊人的惊喜。