差勁的中國衛星會合與對接技術

girsanov80

俄羅斯航天愛好者發現兩顆中國衛星差點發生碰撞
　　實踐十二號衛星6月由長征2D火箭發射後，從北美防空司令部發布的軌道TLE數據來看（Two-Line Orbital Element，兩行式軌道數據系統，又稱為衛星星歷；航天愛好者大多根據TLE數據來對衛星進行跟蹤），並沒有什么明顯的機動。但到了8月14日，熱心的俄羅斯航天愛好者Liss公布了他的跟蹤記錄，發現實踐十二號衛星(SJ-12)進行了一系列變動軌道，明顯接近了2008年發射的實踐六號03A（SJ-6-03A）空間環境探測衛星。
　　根據TLE(北美防空司令部)歷史軌道數據的模擬，6月15日發射升空時實踐十二號衛星(SJ-12)軌道比實踐六號03A衛星(SJ-6-03A)低7 公里，傾角高0.035度；6月21-23日，SJ-12衛星軌道提升了4公里，不過高度上比SJ-6-03A仍然低3公里，此后的一個多月裡慢慢調整軌道。從軌道數據推算，8月10日早晨SJ-12衛星在SJ-06-03A下方由後向前飛過，8月12日時在SJ-06-03A前方約1000公里處。隨后，SJ-12開始一次軌道機動將軌道高度提高10公里，從而躍升到SJ-06-03A軌道的上方；8月13日，SJ-12的機動將軌道又降低到SJ- 06-03A的高度，機動后SJ-12和SJ-06-03A的距離縮短到約160公里；8月15日，距離進一步縮短到27公里。
從軌道數據看，SJ-12 和SJ-06-03A將在隨後幾天內接近到極近的距離上。更新的TLE軌道數據和由此進行的推算顯示，兩顆衛星在北京時間8月20日凌晨00:48分到 02:48分之間進行了一次成功的接近，相對距離在0.23-3.40公里之間，相對速度僅有0.95-2.88米/秒，計算顯示最接近的時刻為北京時間 02:11分。更有趣的是，根據19日以后的TLE數據，不僅是 SJ-12衛星軌道發生了變動，SJ-06-03A衛星的軌道也發生了大幅度改變。由于SJ-06-03A衛星此前並沒有發生類似的軌道變動，SJ-12 和SJ-06-03A發生了“碰撞”是一個更合理的推斷。
美國空間觀察網站（http://www.thespacereview.com/）也在8月30日發表文章，作出了同樣的判斷。

類似這種會合對接實驗日本在1997年有H2火箭發射的ETS-7(下圖)已進行數次實驗成功   可說比中國早了10幾年
所以去年日本才有HTV太空船與ISS會合與對接成功   中國因為實踐12號與6號會合異常連帶也影響天宮1號進展
 
ETS-7是由日本東芝公司所建造   重量 2,860kg   軌道高度 550km/傾斜角度35deg.  壽命 1.5年
是世界上首顆配有機械臂的衛星  也是首個進行自動會合與對接的無人太空船
由兩顆分別稱為Chaser 與 Target 的衛星所組成   由H2火箭將其發射升空後  兩衛星分離開 各自飛行進入不同軌道
Chaser帶有約２０４公斤燃料，供其反推控制系統使用。 Target 屬被動型，只設姿態控制系統，不帶變動軌道系統。
進行會合對接試驗時，Chaser 要按要求環繞Target 一圈（總長度達８公里）。變動軌道開始時， Target 先是上升到一條較高（因而也就速度較慢）的軌道。在落到 Target 後面後，Chaser 將通過將自己降低到一條較低（因而也速度較快）的軌道超過 Target 。最終的接近過程將在 Target 前面約１１４公尺處開始進行。一部接近雷達將把 Target 引導到約２.４４公尺之內，然後改由一台逼近傳感器引導對接。
除進行會合對接外，地面控制人員還將在利用Chaser的遙控機械臂進行一系列捕捉試驗。２公尺長的該機械臂重１４０公斤，有６個自由度。地面控制人員還將利用一台從Chaser上取出的試驗性的軌道替換裝置（ＯＲＵ）進行遙控設備更換試驗。ＯＲＵ將用來模擬燃料再補給、部件與設備更換或檢查等。
機械臂的控制將通過Chaser上的計算機來進行。試驗目的之一是控制Chaser 和機械臂本身的姿態，保證衛星相對于機械臂運動的穩定性。
試驗的重要技術還包括軌道上機械臂的延時遙控操作、在軌衛星維護操作（如目視檢查）和軌道替換裝置及軟燃料囊的處置等。再進行會合與對接實驗  其中也進行了安裝在Chaser 衛星上的機械臂的燃料補充

下面影片是H2火箭的發射   該火箭因為H2A/B火箭的出現而除役   但它的發射能力已經比中國當今推力最大重量最大的火箭長征2F還要高了
第4分鐘左右有介紹日本ETS-7衛星會合對接技術


日本ETS-7最大的功勞就是日本HTV太空船的會和對接技術    當然HTV的技術複雜度比ETS-7高了許多
下面是HTV變動軌道與ISS會和對接示意圖還有模擬影片    其中HTV還會掉頭轉換方向   那時HTV與ISS都各自以秒速8公里的速度在太空中運行
所以技術門檻相當高
這像日本開發的獨特會合對接方式  是最安全的    而美國新一代太空船也已經引進日本該項技術
 



無獨有偶   歐洲小國瑞典在2010年9月  發射PRISMA機動接駁實驗衛星      
進行Autonomous Formation Flying GPS based   與  Autonomous Rendezvous
跟Proximity Operations   實驗   中國該加油了
下面是影片
http://www.prismasatellites.se/animation-1.aspx


中國網路上對於實踐１２與日本１９９７年ＥＴＳ－７的記載
http://war.news.163.com/10/0831/15/6FE3SPNT00014J0G.html
使用無人航天器驗證自動交會和編隊飛行試驗並不是我國的首創，同樣是6月15日發射的瑞典Prisma雙星，就將進行低成本自動交會和編隊飛行試驗。8月12日Prisma雙星分離，將在未來的幾個月內進行試驗。Prisma雙星將實現無地面控制下自動保持編隊的能力，並進行多次幾十米距離的交會試驗，交會試驗最近距離只有1米。
如果說瑞典Prisma衛星著眼點是用低成本的小衛星群替代大型衛星，那日本ETS7衛星則就是為了突破交會和對接技術了。日本1997年發射的ETS7衛星在1998年進行了多次無人對接試驗，這也是世界上首次進行無人對接試驗，比中國SJ-12最近的試驗早12年。ETS7驗證的對接技術得到了進一步完善，多年后使用在H-II運輸飛行器(HTV)上，2009年HTV首次發射就成功完成了和國際空間站的編隊飛行和對接，ETS7的功不可沒。不僅如此，獲得NASA商用貨運合同的軌道科學公司在開發天鵝座(Cygnus)貨運飛船時，引進了日本HTV上的PLS(Proximity Link System)系統的技術，這雖然是軌道科學公司在進度和費用下的折中，但也反映出日本對接技術的可靠性得到了認可。
在使用實踐十二號衛星今年進行了足夠的試驗后，相信我國明年的天宮一號與神州八號的交會對接試驗也會順利的實現成功。從歷年來的報道看，天宮一號發射時間推遲了，這很可能是實踐十二號衛星推遲的緣故，作為后來者在載人航天重點項目上追求穩妥成熟，力求一次成功，倒也無可厚非。