神舟十八号已蓄势待发!为何每次发射飞船前,空间站都要调整轨道

神舟十八号已蓄势待发!为何每次发射飞船前,空间站都要调整轨道

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神舟十八号飞船的状态很快就要发生变化了。在神舟十七号飞船发射升空之时,神舟十八号飞船就开始走入大家的视野,因为这艘飞船已经处于待命状态几个月时间了。

现在我们已经进入空间站时代,每次载人飞行任务时间都比较长,长达5-6个月,飞行时间越长,航天员有更多的时间来完成一系列复杂的工作,当然长时间飞行也会面临一些意想不到的情况。因为在近地轨道存在无数小碎片,这些小碎片的飞行速度很快,它们在外太空随处飘荡,很容易就会与卫星、飞船、空间站之类的航天器发生碰撞。

虽然大多数太空垃圾的尺寸都很小,但是它们的飞行速度很快,如果发生碰撞可能会对航天器造成损坏。在之前的检查中,我们就发现天和号核心舱的太阳翼出现了受损的情况,是空间小颗粒撞击导致的,为了解决这一个问题,神舟十七号的航天员还专门出舱对其进行了舱外维修。

为了确保在轨飞行的航天员的安全,当有一艘载人飞船在中国空间站执行飞行任务时,在地面就会有一艘新的载人飞船处于待命状态,如果空间站、飞船遇到紧急情况需要快速返回地球,处于待命状态的那艘新飞船就会以最快的速度发射升空,前往中国空间站把航天员接回来。

现在神舟十八号飞船处于待命状态,就是为神舟十七号的航天员保驾护航,当神舟十八号发射时间越来越近了,它就会从现在的待命状态转入发射状态,去执行下一个飞行任务。

空间站为何要调整轨道

不管是发射载人飞船还是发射货运飞船,我们都会经常看到空间站进行轨道的调整,这样的情况不仅仅出现在我们的空间站,国际空间站也是如此。为什么这些在外太空飞行的空间站需要调整轨道呢?

其实,空间站并不是只有在飞船发射之前才会进行轨道的调整,对于空间站来说,轨道调整是一件常态化的事情,有时候是按照计划进行,有时候是在遇到突发情况紧急进行的。

第一种情况是紧急规避。在近地轨道存在无数空间小碎片,还有大量诸如卫星、飞船、探测器、火箭残骸之类的航天器。有一些尺寸比较小的太空垃圾没法发现,而尺寸比较大的空间碎片很容易就会被发现。

当空间站组合体发现有太空垃圾或者其他的航天器靠近,可能发生碰撞时,它们就会进行紧急变轨来调整轨道。此前国际空间站就曾经多次进行了变轨来规避那些太空垃圾,我们的天宫空间站也曾经进行过类似的变轨。

在2021年7月和10月,我们的空间站就曾经先后进行了2次变轨,因为美国SPaceX公司的星链卫星先后接近中国空间站,为了避免发生碰撞,天宫空间站就进行了变轨来规避这些星链卫星。

第二种情况是轨道衰减。虽然这些航天器在外太空飞行时飞行速度很快,空气极其稀薄,但是依旧存在稀薄的空气,所以空气阻力是存在的,只是空气阻力比较小。虽然空气阻力很小,但是空间站是长期运行的航天器,而且空间站组合体的体积比较大,“迎风面”也比较大,受到的空气阻力要比一般的航天器大得多。

受到空气阻力等因素影响的情况下,这些航天器的速度就会越来越慢,轨道高度也会因此下降。以国际空间站为例,它的飞行轨道以每天100米至200米的速度逐渐降低,如果不采取措施,它很快就会掉入地球大气层。

当这些航天器轨道高度不断下降,受到的空气阻力也会不断增大,为了让空间站组合体能够运行更长时间,每隔一段时间就要启动发动机来提升飞行轨道高度,避免空间站组合体掉入大气层。

第三种情况是迎接新的航天器到来。在2月24日,与国际空间站对接着的进步MS-26号货运飞船启动了发动机,在运行了超过1050秒后,将国际空间站轨道的平均高度提升了3.04公里,达到了418.72公里。进行这次轨道调整的原因很简单,那就是迎接在3月份发射的“联盟MS-25”号载人飞船的到来,以及为“联盟MS-24”号的返回着陆做准备。

这样的情况,在我们的天宫空间站一样是存在的,在之前发射天舟货运飞船、神舟载人飞船之前,我们的空间站也曾经多次调整了飞行轨道。可见,空间站进行机动、变轨是一件常态化的事情。

也正是空间站组合体在迎接新飞船到来之前会进行变轨,而轨道参数都是公开的,大家都可以查到,所以一些专业的网友在看到轨道参数以及结合我们的载人航天计划,就会推算出载人飞船或者货运飞船发射的大致时间范围,很多时候和实际的发射时间误差很小。

在以前单独飞行的情况下,飞船发射窗口的要求不会很高,但是在进入空间站时代以后,货运飞船、载人飞船发射窗口要求就很高了,讲究的是“0窗口”发射,分秒不差地将火箭点火升空。

因为飞船、空间站的飞行速度都很快,飞船在发射升空后需要在准确的时间来到空间站附近,然后不断靠近实现交会对接。如果发射时间过早或者过晚,都会错过空间站组合体,这样一来就需要花很多燃料来变轨,也需要花费更长的时间。

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