白玉京：如果成功，印度就加入中俄美行列了

魔都和韻 2025-01-01 最新資訊 15 次瀏覽 0個(gè)評(píng)論

【文/觀察者網(wǎng)專欄作者白玉京】

12月30日的夜晚，是一個(gè)讓無(wú)數(shù)印度人沸騰、狂歡的不眠之夜。

這一夜，印度向全球直播首次太空交會(huì)對(duì)接任務(wù)（SpaDeX）的火箭發(fā)射任務(wù)。如果對(duì)接實(shí)驗(yàn)成功，印度將成為全球第四個(gè)掌握太空交會(huì)對(duì)接技術(shù)的國(guó)家。

印度的歷史性一刻，注意火箭的PSLV-C60字樣，將實(shí)現(xiàn)印度太空對(duì)接的夢(mèng)想。圖片來(lái)源：ISRO

合作目標(biāo)交會(huì)對(duì)接

載人航天的三大關(guān)鍵技術(shù)是太空交會(huì)對(duì)接、載人天地往返和出艙活動(dòng)。對(duì)載人航天有著狂熱執(zhí)著和長(zhǎng)遠(yuǎn)規(guī)劃的印度此次首次太空對(duì)接，就是為印度將來(lái)實(shí)施載人航天任務(wù)、建造印度自己的空間站、乃至載人登月作準(zhǔn)備。

1966年3月，美國(guó)雙子星8號(hào)飛船與阿金納目標(biāo)飛行器對(duì)接，完成歷史上首次太空對(duì)接；1967年10月，蘇聯(lián)宇宙188號(hào)飛船與宇宙186號(hào)飛船實(shí)現(xiàn)了世界上首次無(wú)人自動(dòng)交會(huì)對(duì)接；2011年11月，中國(guó)神舟八號(hào)和天宮一號(hào)實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)交會(huì)對(duì)接。盡管日本的HTV和歐洲的ATV這兩款飛船，跟美國(guó)主導(dǎo)建造的國(guó)際空間站完成了對(duì)接，但也只是個(gè)半調(diào)子，不掌握全套核心技術(shù)。

印度對(duì)首次太空對(duì)接試驗(yàn)寄予厚望的同時(shí)，也信心滿滿，發(fā)揚(yáng)了一箭多星太空種土豆的精神，希望一次發(fā)射全面豐收。PSLV-C60火箭的主任務(wù)是發(fā)射兩顆各約220公斤的小型航天器，分別為SDX01（追蹤飛行器）和SDX02（目標(biāo)飛行器）。必須注意，這兩個(gè)航天器并非一次性用品。

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印度SDX01（追蹤飛行器）和SDX02（目標(biāo)飛行器），注意對(duì)接機(jī)構(gòu)相對(duì)。圖片來(lái)源：ISRO

PSLV火箭的實(shí)用價(jià)值被充分榨干，將載有24項(xiàng)科學(xué)載荷火箭，火箭本體的第四級(jí)，被稱為PS4軌道實(shí)驗(yàn)艙，成為驗(yàn)證載荷的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。

印度首次太空對(duì)接重點(diǎn)驗(yàn)證合作目標(biāo)交會(huì)對(duì)接，也可能會(huì)驗(yàn)證非合作目標(biāo)交會(huì)對(duì)接。合作與非合作其實(shí)很好理解，通俗來(lái)說(shuō)，兩個(gè)航天器有自主配合能力的就是合作，其中一方?jīng)]有這個(gè)能力的就是不合作，比如美國(guó)航天飛機(jī)捕獲太空望鏡進(jìn)行維修，或是中國(guó)曾用一顆衛(wèi)星捕獲另一顆衛(wèi)星拖到太空墳場(chǎng)軌道。

我們先聊聊合作目標(biāo)交會(huì)對(duì)接，一般來(lái)說(shuō)分為遠(yuǎn)距離導(dǎo)引段、近距離導(dǎo)引段、逼近段和對(duì)接段。印度首次太空交會(huì)對(duì)接試驗(yàn)流程如下：

PSLV-C60火箭將兩個(gè)航天器送入高度約470公里、傾角55°的圓形軌道。

通過(guò)精確控制，發(fā)射時(shí)為目標(biāo)和追蹤航天器提供微小的相對(duì)速度，使它們?cè)谝惶靸?nèi)達(dá)到10-20公里的相互間距。

隨后，追蹤航天器將逐步接近目標(biāo)航天器，經(jīng)過(guò)5公里、1.5公里、500米、225米、15米和3米的距離，最終實(shí)現(xiàn)對(duì)接。

成功對(duì)接并固定后，將演示兩顆衛(wèi)星之間的電力傳輸，然后分離，開(kāi)始各自的有效載荷操作，預(yù)期任務(wù)壽命可達(dá)兩年。

PSLV-C60火箭將兩個(gè)航天器送入高度約470公里、傾角55°的圓形軌道。

通過(guò)精確控制，發(fā)射時(shí)為目標(biāo)和追蹤航天器提供微小的相對(duì)速度，使它們?cè)谝惶靸?nèi)達(dá)到10-20公里的相互間距。

隨后，追蹤航天器將逐步接近目標(biāo)航天器，經(jīng)過(guò)5公里、1.5公里、500米、225米、15米和3米的距離，最終實(shí)現(xiàn)對(duì)接。

成功對(duì)接并固定后，將演示兩顆衛(wèi)星之間的電力傳輸，然后分離，開(kāi)始各自的有效載荷操作，預(yù)期任務(wù)壽命可達(dá)兩年。

這次將驗(yàn)證的核心技術(shù)，包括不限于：

· 對(duì)接機(jī)構(gòu)

印度的對(duì)接機(jī)構(gòu)是一種低沖擊對(duì)接系統(tǒng)，接近速度約為10毫米/秒，采用“異體同構(gòu)”設(shè)計(jì)，即追蹤航天器和目標(biāo)航天器的對(duì)接系統(tǒng)相同，并且是當(dāng)前國(guó)際主流的周邊式對(duì)接系統(tǒng)。美蘇古早的環(huán)-錐式和桿-錐式早已淘汰，周邊式對(duì)接系統(tǒng)的好處是通用性好，兩個(gè)航天器對(duì)接裝置相同，生產(chǎn)維護(hù)相當(dāng)便利。

在執(zhí)行太空任務(wù)時(shí)，如果不同航天器都采用這種通用的周邊式對(duì)接系統(tǒng)，那么它們之間相互對(duì)接的可能性和便利性就大大增加，無(wú)需針對(duì)特定對(duì)接對(duì)象去專門(mén)改造或配備特殊對(duì)接設(shè)備，就如同使用統(tǒng)一接口標(biāo)準(zhǔn)的插頭和插座一樣，不同設(shè)備間更容易連接配合。中美俄的對(duì)接系統(tǒng)轉(zhuǎn)移通道直徑約800毫米，印度試驗(yàn)型的對(duì)接系統(tǒng)直徑約450毫米。

對(duì)接機(jī)構(gòu)特寫(xiě)，可見(jiàn)“異體同構(gòu)”設(shè)計(jì)。圖片來(lái)源：ISRO

· 交會(huì)與對(duì)接算法

SDX01和SDX02距離達(dá)到5公里時(shí)，會(huì)采用印度空間研究組織低地球軌道航天器中所運(yùn)用的標(biāo)準(zhǔn)軌道維持和姿態(tài)控制算法。由于航天器處于圓形軌道，對(duì)衛(wèi)星速度的任何增減都會(huì)導(dǎo)致軌道變化，因此采用了基于多脈沖（n-Pulse）、下滑道（Glideslope）以及比例導(dǎo)引（PV）制導(dǎo)算法的V-bar策略，以縮小衛(wèi)星間的距離，在固定的衛(wèi)星間距離處保持穩(wěn)定，以便對(duì)傳感器和軟件進(jìn)行評(píng)估，最終實(shí)現(xiàn)對(duì)接。這些算法被轉(zhuǎn)化為軟件，用于實(shí)現(xiàn)交會(huì)和對(duì)接。

· 航天器定位

SDX01和SDX02都搭載了基于差分全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)的衛(wèi)星定位系統(tǒng)，提供定位、導(dǎo)航與授時(shí)功能。通過(guò)對(duì)追蹤航天器和目標(biāo)航天器的SPS接收機(jī)中來(lái)自相同全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)衛(wèi)星的載波相位測(cè)量值做減法運(yùn)算，便可確定這兩顆衛(wèi)星高度精確的相對(duì)狀態(tài)。SDX01和SDX02的甚高頻/特高頻收發(fā)器通過(guò)星間鏈路，將全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)衛(wèi)星的測(cè)量數(shù)據(jù)從一顆衛(wèi)星傳輸至另一顆衛(wèi)星。