11空间站的控制技术.ppt

11.1 空间站的概念和组成 11.2 空间站的导航、制导与控制 空间技术发展是异常迅速的，每个时期都可以找到一个典型代表的技术成就。 11.1.1 空间站技术发展的概况 1971年4月，前苏联发射了世界上第一个空间站，取名“礼炮号”。继前苏联发射“礼炮号”后两年，美国发射了一个比“礼炮号”大得多的“天空实验室”空间站。 1983年，欧洲联合研制的“空间实验室”小型空间站，随美国航天飞机进入近地轨道。“空间实验室”由轨道工作舱和U形货舱两大部分组成。轨道工作舱有长舱和短舱两种。长舱长7.O m，短舱长4.O m，直径均为4.0 m。货盘长3．O m，宽4.5 m。 目前世界上美国、俄罗斯、加拿大、日本、欧洲等国正在联合建设更大规模的新型空间站——国际空间站。 在美国永久性空间站计划的促进下，前联邦德国和意大利提出了研制欧洲“哥伦布”空间站的建议。 “哥伦布”空间站的航天员和必需的补给物资准备用法国未来的“使神号”小型航天飞机运送。 与此同时，日本提出“太空试验舱”计划。“太空试验舱”由一个压力舱，一个后勤舱、货舱和机械手等组成。“太空试验舱”只能与美国永久性空间站对接在一起工作，经过改进以后，才能在轨道上单独飞行。 虽然从第一个空间站上天到今天还只有30年时间，然而就在这短暂的30年中，空间站技术的各个方面均得到了迅速的发展，而且越来越受到世界各航天大国的重视。 11.1.2 空间站系统的组成 空间站系统的空间飞行结构包括： (1)空间站基地 (2)空间平台 (3)轨道机动飞行器(OMV) (4)轨道转移飞行器(OTV) 总之，空间站系统空间飞行结构的基础是空间站(基地)、空间平台、轨道机动飞行器、轨道转移飞行器、飞船、航天飞机和运载火箭等。 空间站的构型有早期采用的舱段式、目前使用的复合式和将要采用的桁架挂舱式3种。 “礼炮号’’、“天空实验室”和“空间实验室”3种空间站都属于舱段式构型。它们由各种不同形状和尺寸的多个舱段组成，入轨后自行展开，勿须航天员出舱组装。 “宇宙号”和“礼炮号”组成的轨道复合体，以及前苏联发射的“和平号”空间站均属于复合式构型，它们由多个舱段在空间交会对接后组成。复合式构型是舱段式构型发展的必然结果，复合式构型可以反复复合，最后组成庞大的空间站体系。 1. “和平号”空间站 1986年2月，前苏联从提尤腊塔姆发射场用“质子号”火箭，把“和平号”空间站送上了高度为345～386 km、倾角51．6°的近地轨道。 “和平号”空间站是一个多功能、多用途、多对接口的具有复合式构型的永久性轨道空间站。它由生活舱、工作舱、服务舱和对接舱四部分组成，图11．2表示了“和平号”空间站与“联盟TM‘’载人飞船和“进步号”货运飞船对接的情况。 图11．2 “和平号”空间站结构组成 对接舱位于空间站前部，也作为过渡舱。空间站共有6个对接口，其中5个在对接舱上，1个在前端，4个在四周。 生活舱前部与对接舱相连，后部与工作舱相接，舱内设有乘员室，每个乘员都有一个小房间，房内配有桌子、沙发椅、睡袋、舷窗和球形盥洗问各一个。舱内空气系常压、温度保持在28℃左右。 工作舱与生活舱相连接，它包括指令和控制室。 最后部分是服务舱，舱内装有燃料箱和轨道与姿态控制发动机等装置，特别是两台安装尾部的主发动机用于空间站的轨道机动。空间站第六个对接口就在服务舱的尾部。 2．“自由号”空间站 图11.3 “自由号”永久性载人空间站结构组成 80年代初美国国家航空航天局研制成功航天飞机以后，就开始永久性载人空间站的概念研究。1984年美国政府批准“自由号”永久性载人空间站的计划。这个计划现在已发展成为目前由美国、俄罗斯、欧洲空间局、加拿大和日本共同参加的国际合作计划，即目前正在建造和在轨组装的国际永久性载人空间站，简称为国际空间站。 11.1.3 空间站的用途 (1)作空间轨道实验室 (2)作空间生产工厂 (3)作长期空间观测站 (4)作装配车间 (5)作空间转运站 (6)作空间储藏库 除此以外，空间站还有其重要的军事用途。例如，对地侦察、进行空间遥感实验、试验空间武器或作为空间的通信指挥哨所等等。当然，空间站的军事用途各国都是必威体育官网网址的，一般资料上均不公开。总之，包括空间站技术在内的载人航天技术的发展对电子、材料、机械、化工、推