美国人有航天飞机,国际空间站全靠这个大卡车把一个个舱段运上太空 。后来航天飞机退役了,就只能靠联盟号在运人,进步号来运货,效率大不如前 。美国的私营企业 spacex 研发了龙飞船,不但能运货,还能运人 。经过一个漫长的空白期,美国终于恢复了载人航天的能力 。欧洲和日本没有载人的能力,但是他们都分别研发了自己的货运飞船 ATV 和 HTV 。
日本人 1997 年就专门发射了一颗试验卫星 ETS-7 来验证对接技术 。这颗卫星分两部分,体积大的那个叫牵牛星,体积小的那个叫“织女星”,说到底还是“两口子” 。牵牛星安装着一个机械臂,这也是唯一的带有机械臂的卫星了 。过去全靠飞船的精确操控,而且对接的时候要非常轻柔,振动要小 。现在有了机械臂,等对接飞船靠近了,直接用机械臂抓住,慢慢靠到对接口,别提多方便了 。
因为国际空间站就有一根机械臂,所以日本在测试对接技术的时候,针对的就是国际空间站,欧洲人也参与了,现在大家都很喜欢用机械臂来辅助对接 。过去的联盟号是用微波来进行通讯和对接校准,激光的精确度比微波更高一些 。不过有了机械臂,事情就简化了不少,而且冲击力也很小 。不仅如此,有时候为了让出中间的对接口,需要把飞船或者是某个舱段移到侧面去,这就是机械臂大显身手的好机会了 。传统的对接装置是没这个本事的 。所以,机械手几乎成了大型多舱段空间站必备的装置 。
不过,以上的一切对接装置都不适用于嫦娥 5 号 。为啥呢?因为太过复杂,重量太大了 。为了保证气密性和电路管路畅通,对接环的结构很复杂 。对于嫦娥 5 号的上升器和环绕器,完全犯不上 。毕竟航天器能轻一点是一点,都是要一克一克的计较的 。这东西是无人的,传递的只是土壤和岩石样本,不需要考虑这么多乱七八糟的事儿 。为此,航天 8 院的工程师们专门设计了一个用于小型无人航天器的对接机构,整个重量只有传统周边对接机构的 1/15,这可是独创的技术 。因为其他国家还没有类似的需求,他们没有考虑到 小型的无人航天器居然也要玩儿交汇对接。
大家从画面上可以看得出,上升器上有 3 根金属杆,重量很轻 。环绕器上的 3 个抱抓也很轻,但是这已经足够拉紧两个航天器了,结构就这么简单 。对接的全部动作要在 21 秒内完成,1 秒捕获、10 秒校正、10 秒锁紧 。为此工程师们做了 35 项故障预案,全部采用自动控制,地球和月亮之间的无线电通信有 1 秒多的延迟,全靠地面操作根本来不及,只能靠航天器的全自动交会对接 。
过去,探测器降落在火星,或者是欧罗巴这种大卫星上是根本不可能取样返回的,只能就地检测,局限性很大 。俄罗斯的福布斯-土壤探测器设定的目标是登陆火星的两颗卫星之一的福布斯,这个卫星长得就像是个歪瓜裂枣,肯定是“后娘养的” 。
我们大致可以判断,这两个小的不值一提的卫星肯定是火星没事儿捡了个漏 。但是小有小的好处,从福布斯上取样,然后起飞返回相对比较容易,不是一件做不到的事情 。毕竟福布斯的引力非常的小,很容易脱离 。
但是,即便是崇尚暴力美学的俄国人,也只敢在火星的卫星上打主意,从不敢想从火星上取样返回,因为代价太大了 。现在,有了在外星轨道的自动对接技术,运载能力大大提高 。从火星取样返回再也不是遥不可及的事情了 。有了这套对接技术,我们能玩儿出来的花样就非常多,可以说是打开了一扇崭新的大门 。
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