空间站的控制技术
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“和平号”空间站
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。
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。
太 空 食 品
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。
国际空间站
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。
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。
(vi)为空间站及其平台提供搜索、捕获、跟踪和瞄 准目标航天器的引导信息；
(vii)为空间站和航天器提供交会、接近、对接和 分离的控制指令。 (2)姿态稳定和控制分系统：
(i)控制和稳定空间站和各舱段的姿态(一般取当地 垂线和当地地平为参考方向)；
(ii)有效阻尼危及结构和精确指向的结构振动，对 付结构挠性和液体晃动；
11.2 空间站的导航、制导与控制
导航、制导与控制系统对于任何一种航天器都是作 为一个有机整体存在的，对空间站更是如此。导航、制 导与控制系统是空间站的一个重要的分系统，它要支持 空间站最低限度的正常运行能力，其基本任务是姿态控 制、轨道控制、交会对接、分离和空间交通管理等。当 然，这些任务必须由空间站的导航、制导与控制系统同 通信和地面支持系统协同工作才能完成。
11.1.2 空间站系统的组成
图11.1 空间站系统
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。
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。
(iii)空间站初始运行阶段，在其结构特性不十分 清楚的情况下，保证姿态正常稳定，但不要求精确指向；
第十一章 空间站的控制技术
11.1 空间站的概念和组成
11.2 空间站的导航、制导与控制
第十一章 空间站的控制技术
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 空间站的概念与组成
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
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。
11.2.1 空间站导航、制导与控制系统的功能与组成 1．功能 (1)导航与制导分系统：
(i)空间站从空间运输系统(例如航天飞机)的人轨轨 道爬升到空间站正常运动高度的轨道；
(ii)维持空问运行的最佳轨道； (iii)制动，使轨道降低到与空间运输系统会合的轨 道高度； (iv)确定空间站的运动状态矢量； (v)测定航天器与空间站接近和离开时的相对位置及 相对速度；
“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。
礼炮号
天空实验室
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。
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
和 平 号 空 间 站
(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 都是保密的，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、推进系统、能源、冶金、遥感、计算机、自动化 技术以及天体物理、航天医学和生物学的发展都有很大 的促进作用。
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。
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。
太 空 食 品
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。
国际空间站
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。
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。
(vi)为空间站及其平台提供搜索、捕获、跟踪和瞄 准目标航天器的引导信息；
(vii)为空间站和航天器提供交会、接近、对接和 分离的控制指令。 (2)姿态稳定和控制分系统：
(i)控制和稳定空间站和各舱段的姿态(一般取当地 垂线和当地地平为参考方向)；
(ii)有效阻尼危及结构和精确指向的结构振动，对 付结构挠性和液体晃动；
11.2 空间站的导航、制导与控制
导航、制导与控制系统对于任何一种航天器都是作 为一个有机整体存在的，对空间站更是如此。导航、制 导与控制系统是空间站的一个重要的分系统，它要支持 空间站最低限度的正常运行能力，其基本任务是姿态控 制、轨道控制、交会对接、分离和空间交通管理等。当 然，这些任务必须由空间站的导航、制导与控制系统同 通信和地面支持系统协同工作才能完成。
11.1.2 空间站系统的组成
图11.1 空间站系统
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。
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。
(iii)空间站初始运行阶段，在其结构特性不十分 清楚的情况下，保证姿态正常稳定，但不要求精确指向；
第十一章 空间站的控制技术
11.1 空间站的概念和组成
11.2 空间站的导航、制导与控制
第十一章 空间站的控制技术
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 空间站的概念与组成
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
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。
11.2.1 空间站导航、制导与控制系统的功能与组成 1．功能 (1)导航与制导分系统：
(i)空间站从空间运输系统(例如航天飞机)的人轨轨 道爬升到空间站正常运动高度的轨道；
(ii)维持空问运行的最佳轨道； (iii)制动，使轨道降低到与空间运输系统会合的轨 道高度； (iv)确定空间站的运动状态矢量； (v)测定航天器与空间站接近和离开时的相对位置及 相对速度；
“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。
礼炮号
天空实验室
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。
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
和 平 号 空 间 站
(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 都是保密的，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、推进系统、能源、冶金、遥感、计算机、自动化 技术以及天体物理、航天医学和生物学的发展都有很大 的促进作用。