空间交会
空间交会指两个航天器，通常其中一个是空间站，抵达同一个轨道，并且距离非常接近（目视距离）时的轨道操纵。
空间交会要求两个航天器保持非常精确相等的轨道速度，才能保持两者间的固定距离。会合后未必会进行对接，也就是两者接合在一起使两者能互连。
空间交会的技术也能用于使航天器降落在重力微弱的天体上。例如要登陆火星的卫星，必须让航天器与火卫保持一样的轨道速度，接下来的下降步骤也与空间对接类似。
历史
苏联第一次载人航天的东方计划里，曾在短时间内从同一发射架，只隔一两天发射两个航天器（1962年东方3号、东方4号，1963年东方5号、东方6号）。这两次火箭的制导系统都将两个航天器发射至几乎完全相同的轨道。然而因为东方航天器缺乏轨道操纵的助推器，因此无法达成会合。虽然一开始两者间距离仅有5至6.5公里，但后来逐渐漂离至数千公里远。
1963年，日后成为阿波罗登月宇航员的伯兹·艾德林提交了博士论文，题目为载人轨道会合的视线制导技术 (Line-Of-Sight Guidance Techniques For Manned Orbital Rendezvous) [1] 作为NASA宇航员，他"将复杂的轨道力学翻译成平易近人的飞行计划给我的同僚看" [2]
首次尝试失败
第一次空间交会的尝试发生在1965年6月3日。美国宇航员詹姆斯·麦克迪维特试着操作双子星4号航天器与已使用完毕的大力神火箭2型火箭会合。但因距离感的问题，还有火箭因推进剂排气而不断移动的问题，他无法靠得更近也无法保持位置。[3] 最主要失败的原因，是当时NASA工程师并不了解会合时所需要的轨道力学。 仅仅只将航天器指向目标再推进，并无法达成会合。如果目标在同一轨道的前面，后者增加速度则会同时提升高度，反而远离目标。 正确的做法是改变追逐者的轨道，让会合的目标追上或被追上，然后再移动到同一轨道使得两者相对速度为零。 [4]
双子星计划工程师André Meyer后来评论, "会合发生的错误有个很好的解释" 宇航员就像任何一个在林顿·约翰逊航天中心的人一般，"完全无法了解轨道力学的作用。因此，我们全都变得很聪明而且将空间交会机动臻至完美，后来阿波罗计划就用上了。"
——[4]
首次成功会合
第一次成功的会合由美国宇航员华尔特·舒拉在1965年12月15日达成。他将双子星6号移动至姐妹船双子星7号旁仅仅1英尺（30公分）。 航天器并无对接设备，但足足保持固定位置达20分钟。
首次对接
首次有两艘航天器对接是发生在1966年3月16日，双子星8号在尼尔·阿姆斯特朗的指挥下与无人目标航天器会合。双子星6号原本会是第一次对接，但该次任务所需的目标航天器发射失败，所以对接计划取消。[5]
苏联在1967年10月30日使用Cosmos 186及Cosmos 188航天器进行了第一次自动无人对接。 [6]
第一位尝试手动对接的苏联宇航员是格奥尔基·别列戈沃伊，他在1968年10月将联盟3号与无人的联盟2号对接却失败。他将航天器间的距离从200米降到仅仅1英尺（30公分），但在用尽机动燃料前来不及对接。
苏联第一次成功的载人航天器对接发生在1969年1月16日，联盟4号与联盟5号对接，并交换两位宇航员组员。
第一次两个不同国家的航天器对接发生在1975年6月17日，在阿波罗-联盟测试计划中，阿波罗航天器与一艘联盟号航天器对接。
第一次多重对接发生在1978年1月，联盟26号与联盟27号都与礼炮6号空间站对接。
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用途
每次航天器要将宇航员或补给送上空间站时，就需要进行空间交会。第一次与空间站的会合发生在1971年6月7日由联盟11号航天器与礼炮1号会合。载人太空任务已成功与6个礼炮空间站，天空实验室，和平号及国际空间站会合过。目前联盟号大约每六个月运送宇航员上下国际空间站。
步骤与方法
标准的会合及对接技巧是让一个主动的航天器接近一个被动的目标。这技术已经成功展示在双子星，阿波罗，阿波罗/联盟号，礼炮号空间站，天空实验室，和平号，国际空间站及神舟等太空计划中。
会合步骤
空间交会由一个主动的追逐者航天器以及一个被动的航天器组成，可以分成几个阶段，通常始于两个航天器位于不同轨道，距离超过1000公里远:[7]
| 阶段 | 距离 | 此阶段一般时间长度 |
|---|---|---|
| Drift Orbit A (视线之外，无接触) |
>2 λmax[8] | 1 至 20 天 |
| Drift Orbit B (视线接触内) |
2 λmax to 1千米（3,300英尺） | 1 至 5 天 |
| 近接操作 A | 1,000—100米（3,280—330英尺） | 1 至 5 orbits |
| 近接操作 B | 100—10米（328—33英尺） | 45 – 90 分钟 |
| 对接 | <10米（33英尺） | <5 分钟 |
有很多种航天器操作技巧可用于进行平移，转动的机动以作为近接及对接操作。[9]
进近方法
V-bar法
R-bar法
Z-bar法
参见
参考资料
- ^ Buzz Aldrin. Orbital Rendezvous. [2014-05-26]. （原始内容存档于2011-10-09）.
- ^ Buzz Aldrin. From Earth to Moon to Earth (PDF). [2014-05-26]. （原始内容 (PDF)存档于2014-05-27）.
- ^ Oral History Transcript / James A. McDivitt （页面存档备份，存于互联网档案馆） / Interviewed by Doug Ward / Elk Lake, Michigan – June 29, 1999
- ^ 4.0 4.1 Gemini 4. Encyclopedia Astronautica. [2014-05-26]. （原始内容存档于2010-11-29）.
- ^ 存档副本. [2014-05-26]. （原始内容存档于2020-04-03）.
- ^ NSSDC ID: 1967-105A[失效链接] NASA, NSSDC Master Catalog
- ^ Wertz, James R.; Bell, Robert. Autonomous Rendezvous and Docking Technologies – Status and Prospects (PDF). SPIE AeroSense Symposium. Space Systems Technology and Operations Conference, Orlando Florida, April 21–25, 2003. 2003, 5088: 20. Bibcode:2003SPIE.5088...20W. S2CID 64002452. doi:10.1117/12.498121. Paper 5088-3. （原始内容 (PDF)存档于2012-04-25）.
- ^ λmax is the angular radius of the spacecraft’s true horizon as seen from the center of the planet; for LEO, it is the maximum Earth central angle from the altitude of the spacecraft.
- ^ Lee, Daero; Pernicka, Henry. Optimal Control for Proximity Operations and Docking (PDF). Int’l J. of Aeronautical & Space Science. 2010, 11 (3): 206–220 [November 3, 2011]. Bibcode:2010IJASS..11..206L. doi:10.5139/IJASS.2010.11.3.206. （原始内容 (PDF)存档于2012年3月31日）.
