美国航天器交会技术研究

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1、第2o卷第5期航天器工程Vo1．2ONo．52011年9月SPACECRAFTENGINEERING11美国航天器交会技术研究朱仁璋。王鸿芳徐宇杰。魏羽良。(1南京大学，南京210093)(2中国空间技术研究院，北京100094)(3北京航空航天大学，北京100191)摘要美国交会对接技术的发展可分为三个阶段：“双子座”与“阿波罗”飞船，航天飞机，以及后航天飞机时代的项目。自主交会技术的发展，首先基于多种制导和导航敏感器的研发，特别是用于最终逼近段的激光敏感器。制导、导航与控制系统的冗余，以及故障检测与隔离的方法，在轨迹安全性中起重要作

2、用。文章研究美国自主交会方案，包括“双子座”，“阿波罗”，航天飞机，后航天飞机时代计划的项目(“猎户座”，“飞龙”，“天鹅座”，“黑天空”飞行器，在轨卫星服务使命)，以及飞行验证项目(实验卫星系统一11，“自主交会技术验证飞行器”，“轨道快车”)，研究重点为交会轨迹与交会敏感器以及交会运作程序。关键词航天器；交会对接；交会敏感器；交会轨迹中图分类号：V476文献标志码：ADOI：10．3969／j．issn．1673—8748．2011．05．003文章编号：1673—8748(20l1)05一O011—26StudyonRendezv

3、ousTechniquesofAmericanSpacecraftZHURenzhang’。WANGHong{ang，XUYujie。WEIYuliang(1NanjingUniversity，Nanjing210093，China)(2ChinaAcademyofSpaceTechnology，Beijing100094，China)(3BeijingUniversityofAeronauticsandAstronautics，Beijing100191，China)Abstract：TheUSrendezvousanddocking

4、techniquesdevelopmentcanbedividedintothreesta—ges：GeminiandApollospacecraft，SpaceShuttle，andpost—Shuttleprojects．Progressionofautonomousrendezvoustechnologyisfirstlybasedondevelopingvariousguidanceandnavigationsensors，inparticular，lasersensorsusedduringthefinalapproachph

5、ase．RedundanceintheGuidance，NavigationandControlsystemandfaultdetectionandisolationmethodplayanimpor—tantroleintrajectorysafety．TheprojectsbeingstudiedinthispaperincludeGemini，Apollo，Shuttle，post—Shuttleplannedones(Orion，Dragon，Cygnus，BlackSky，andon—orbitsatelliteservici

6、ng)，andflightdemonstrations(XSS一11，DARTandOrbitalExpress)，withfocusonren—dezvoustrajectoriesandrendezvoussensorsaswelIasrendezvousoperationsequencing．Keywords：spacecraft；rendezvousanddocking；rendezvoussensors；rendezvoustrajectories个世纪的岁月过去了。1965年12月，双子座1引言(Gemini)6号与7号成功

7、进行了轨道交会试验，两艘载人飞船在长达3圈的飞行期间，保持30cm至从人类航天史上第一次轨道交会至今，将近半90m的距离。1966年3月，双子座8号与无人“阿收稿日期：2011-0729；修回日期：2011-0829作者简介：朱仁璋(1941一)，男，博士，北京航空航天大学教授，南京大学天文与空间科学学院兼职教授；王鸿芳(1945一)，女，中国空间技术研究院高级工程师，南京大学天文与空间科学学院兼职教授。航天器工程金纳”(Agena)目标飞行器首次实现了太空交会对以及第一远地点方案(直接升高方案)，最终选择共接。从那时起至今，进行交会对

8、接／停靠飞行运作或椭圆轨道方案。对共椭圆轨道交会终段起始，比较1{l行试验的空间规划(或项目)主要有下列11项：了水平(轨道周向)推力技术与视线推力技术，最后①美国的“双子座”飞船，“阿波罗”飞船，航天飞机