每次发射载人飞船,空间站都需调整轨道,为何要这样做?

每次发射载人飞船,空间站都需调整轨道,为何要这样做?

首页休闲益智太空轨道更新时间:2024-05-11

文 | 淩轩

编辑 | 淩轩

前言

4月下旬,神舟十七号即将返回,神舟十八号即将发射!

为何每次发射载人飞船,空间站通常都要调整飞行轨道?背后有何原因?

神州十八

步入21世纪以来,中国探索宇宙的脚步明显加快,每一次任务的圆满完成,都是中国航天事业的一次伟大进步,仅仅2024年这一年,中国航天站就预计要执行6次太空任务。

分别是发射天舟七号、天舟八号、神舟十八号、神舟十九号,以及回收神舟十七号、神舟十八号。

天舟系列飞船是“货运飞船”,神舟系列飞船则是“载人飞船”,它们既可以独立飞行,又能在宇宙中与中国空间站的“核心舱”进行对接组合

“核心舱”也叫“天和核心舱”,它旁边还有梦天实验舱和问天实验舱,不管是两个试验舱还是天舟和神州飞船,都需要在核心舱的统一调度下工作。

这个月下旬,我国发射神州十八,目的就是为了把三位宇航员送到中国空间站,和神州十七的宇航员汤洪波、唐胜杰、江新林三人“换班”。

了解中国航天的人都知道,我国空间站一般需要三位宇航员驻守,对于驻守的航天员来说,大概是每半年轮换一次。

就拿神州十七来说,他们是去年10月底发射的,到了今年4月下旬刚好半年,神州十八就在这个时间点预计发射,新一批宇航员将会接替他们继续执行任务。

由此可以推断,今年10月份神州十九很可能也会发射,去太空中和神州十八乘组换班,根据杨利伟透露,神州十八和十九的六位宇航员,名单都已经定好了。

他们在太空中一待就是半年,可不是去度假看星星的,宇航员们需要在空间站,执行一些特定实验任务或者维修工作。

太空实验有生物类,物理化学类等,都是科学家们提前计划商量好的,甚至要带那些实验器材物品上太空,也规划的井井有条。

虽然名单已经确定,但不在发射前夕,具体人员是不会对外公布的,但可以确定的事,名单上的宇航员们已经在紧锣密鼓的进行各种训练了。

中国空间站就像是我国在太空中的一个实验室,宇航员们就像是先驱者,代替科学家们完成一系列实验,进一步增加我们对太空的了解。

上面我们说到,神州飞船发射后,需要在太空中与中国空间会和对接,两个高速独立飞行的太空飞船,想要顺利完成对接,并不是轻而易举就能做到的。

载人飞船要在特定的“时间窗口”发射,另一边,空间站还要调整轨道迎接它的到来,按理说飞船都是按照预定轨道飞行的,为何还要调整?

调整轨道

太空对我们人类来说,广袤无垠,浩瀚无边,我们人类探索太空也是有“边界线”存在的,并不是无限的远离地球。

我们都知道,海拔越高,空气越稀薄,到了一定高度,氧气就不复存在,国际航空会规定,距地表100公里的高度为大气层和太空的分界“卡门线”。

也就是说,100公里高度以外的地方就是太空,而中国空间站的预定飞行轨道,高度大约在400公里左右,大概每一个半小时就能绕地球一圈。

但距离地球越远,航天器的飞行速度就会越慢,比如卫星的高度在3.6万公里高空,需要24小时才能绕地球一圈。

我们神州在发射的时候,预定飞行高度是低于400公里高空的,这样在速度上,神州飞船就能比中国空间站快很多,有利于神舟飞船“追赶上”空间站。

因为高度有误差,所以在追赶过程中,神舟飞船会不断的提升高度,抬升轨道,在拉近距离的同时,把高度差缩小。

而中国空间站也会升降高度,调整轨道角速度,主动与神舟飞船靠拢,在中国北斗卫星的指引下,神舟飞船将会和中国空间站完成一场“双向奔赴”。

航天器的飞行高度并不是随意确定的,因为太空中有多个国家的卫星航天器,一旦轨道有所重合或者交叉,那相撞的一瞬间,无异于一次太空爆炸,后果不堪设想。

所以在发射航天器之前,国与国之间需要相互告知,保证发射顺利,飞行通畅,避免发生重大安全事故,造成不必要的人员伤亡和经济损失。

就像美国“Space X”公司发射的星链卫星,原本应该好好地待在500公里的高空,与我国空间站飞行轨道没有重合或者交叉的冲突存在。

但在2021年的时候,美国星链卫星却在未告知的情况下,突然降低飞行高度,接近我国空间站,严重威胁到了中国航天员的安全。

这是一种极其不负责任的错误行为,我国科学家表示,美国星链卫星已经不是第一次了,之前就已经发生过,前后两次都说是失误,任谁也不会轻易相信。

再加上美国“Space X”公司已经发射了超1000颗星链卫星,除了占据轨道资源,一旦再次“失误”,可想而知将会造成多么恶劣的影响。

太空作为公共资源,任何国家都不能胡作非为,我国是一个负责任的大国,在发射航天器的时候,严格遵守国际公约

这就要求,我们在发射神州飞船的时候,预定的飞行轨道也要避开一些,已经在太空运行的航天器,不要与之发生接触。

除了特定的发射轨道空间,还有特定的发射时间,这个时间的确定需要综合考量行星际环境、地球磁场环境、中高层大气环境等多个维度。

最终会根据这些影响因素,确定一个准确的发射时间,可以精确到几分几秒,这个时间点是最有利于飞船发射的。

有些人可能会有疑问,我们能发射卫星和飞船上太空,证明实力就够了,为何还要一直发射,还在太空进行实验,真的有这种必要吗?

探索宇宙

地球上的实验室已经够多了,为何人类还要执着于在太空建立实验基地,这在我们普通人看来,就是浪费人力物力财力。

可国家的战略眼光要比我们普通人看的长远,国家所做的发展规划部署,也都是利国利民的好事,这一点毋庸置疑。

就拿太空发电站来说,地球资源将来总有枯竭的时候,发展太阳能清洁能源将会是必然趋势,但在地球上,有乌云、雨雪天和夜晚,太阳资源利用率低。

如果把太阳能发电站建立在太空,太空发电站将会没有这些影响因素,全天候工作,源源不断的能源输送给地面,这些资源不仅可以自用,还能出售给别的国家。

如果太空发电站技术稳定,说不定还能向空间站提供电力资源,它就像是能源补给站,有利于人类进一步向更广阔的太空迈进。

探索太空,在我们的百年生命历程来看,很多人都觉得无用,但我们不能一叶障目,只有在一代又一代人的努力下,探索才能不断向前发展。

在2013年的时候,一个小行星冲破大气层,坠落在俄罗斯,巨大的冲击波震碎了附近的建筑玻璃,强烈的晃动震感令人陷入恐慌。

这只是一个小行星,如果是直径10公里的行星,它带来的撞击不亚于上百颗原子弹同时在一个区域爆炸。

虽然大多数行星在靠近地球的时候,就被大气层分解了,但是这些漏网之鱼的存在依旧威胁着人类安全。

如果早一步走入太空,掌握一定技术,就能在更大的危险来临之前,让这些行星轨道偏转,避免地球遭遇“撞击之灾”。

而防御小行星撞击还只是太空探索的一小部分工作,还有通信、导航、遥感等多个领域,在军事、民用等领域发挥巨大作用

未来,星际旅行有望成为现实,中国空间站的各种科学实验,对人类未来生存至关重要。

参考资料:

中国航天报——4月下旬神舟十八号发射、神舟十七号乘组返回

人民政协报——吴伟仁:中国人为什么要探月?

中国青年网——为什么要到空间站做实验

中国新闻网——美星链卫星两次接近中国空间站 专家:变轨不通知严重威胁航天员安全

人民资讯——两个航天器怎样找到彼此?一文读懂中国空间站交会对接的最全解析

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