Dockning och förtöjning av rymdfarkoster är sammankopplingen av två rymdfarkoster . Denna anslutning kan vara tillfällig eller semipermanent, såsom för rymdstationsmoduler. På engelska innebär begreppen " rymdfarkost dockning " och "rymdfarkost förtöjning " olika processer för rendezvous och anslutning av rymdfarkoster. På ryska används termen " rymdfarkostdockning " i båda fallen .
Dockning av rymdfarkoster förstås som processen för autonoma möten, som kulminerar i anslutningen av två tidigare separat flygande rymdskepp [1] [2] [3] .
Förtöjning av rymdfarkoster hänvisar till påtvingade mötesoperationer, när en inaktiv modul/fordon fångas, dras upp och sedan installeras i dockningshamnen på en annan rymdfarkost med hjälp av en robotarm . I fallet med ISS används robotarmen " Kandarm2 " [4] . Eftersom i den omvända processen - avläggning av rymdskeppsoperationer också en mekanisk arm styrd från ISS är inblandad , och detta är en mödosam och lång operation, är metoden för avförtöjning inte lämplig för snabb evakuering av besättningen, t.ex. en nödsituation [5] .
Kopplingen (kopplingen) av två föremål i rymden kan vara "mjuk" eller "hård". Vanligtvis utför rymdfarkosten först en mjuk koppling, gör kontakt och låser sin dockningskontakt i målfordonets kontakt. Efter att ha upprättat en mjuk anslutning och kontrollerat trycket inuti båda fartygen, börjar övergången till en stel koppling, där dockningsmekanismerna drar åt fartygens dockningsnoder och bildar en lufttät tätning. Efter att ha utjämnat trycket inne i fartygen, öppnar besättningen de inre luckorna för att flytta besättningen och lasten.
Dockningsförmågan hos en rymdfarkost beror på de två rymdfarkosternas förmåga att hitta varandra och hålla stationen i samma omloppsbana. Detta utvecklades först av USA för Project Gemini . Gemini 6- besättningen var planerad att träffas och lägga till manuellt under befäl av Walter Schirra med ett ostyrt Agena-målfordon i oktober 1965, men Agena exploderade under uppskjutningen. På det reviderade Gemini 6A-uppdraget slutförde Schirra framgångsrikt ett möte i december 1965 med besättningen på Gemini 7 , som närmade sig inom 1 fot, men det fanns ingen möjlighet att docka mellan de två Gemini-rymdfarkosterna. Den första dockningen med Agena genomfördes framgångsrikt under ledning av Neil Armstrong på Gemini 8 den 16 mars 1966. Manuella dockningar utfördes på tre efterföljande Gemini-uppdrag 1966.
Apollo -programmet involverade dockning och lossning i månens omloppsbana för att landa människor på månen och föra dem tillbaka. För att göra detta, efter att båda rymdfarkosterna hade skickats från jordens bana till månen, måste Lunar Lander Module (LM) lossas från Apollo Command/Service Module (CSM) moderfarkoster först. Sedan, efter att ha avslutat modulens landning på månen, var de två astronauterna i LM tvungna att lyfta igen från månen och docka med CSM i månbana innan de återvände till jorden. Rymdfarkosterna designades för att tillåta besättningen att röra sig inuti fordonet genom övergången mellan kommandomodulens nos och månmodulens tak. Dessa manövrar demonstrerades först i låg jordomloppsbana den 7 mars 1969 på Apollo 9 , sedan i månbana i maj 1969 på Apollo 10 , sedan på sex andra månlandningsuppdrag.
Till skillnad från USA, som använde manuellt manövrerad bemannad dockning i programmen Apollo, Skylab och rymdfärja , använde Sovjetunionen automatiserade dockningssystem från början av sina dockningsförsök. Det första sådana systemet, Igla , testades framgångsrikt den 30 oktober 1967, när två Soyuz testfordon Kosmos-186 och Kosmos-188 automatiskt dockade i omloppsbana [6] [7] Dessa var de första framgångsrika dockningarna. Därefter började utvecklingen av processen att docka bemannade rymdfarkoster. Testerna utfördes den 25 oktober 1968 med rymdfarkosten Soyuz-3 på den ostyrda rymdfarkosten Soyuz-2 ; dockningsförsöket misslyckades. 16 januari 1969 mellan Soyuz-4 och Soyuz-5 var framgångsrik. Denna tidiga version av Soyuz-rymdskeppet hade ingen intern överföringstunnel , men två kosmonauter genomförde en rymdpromenad och korsade den yttre huden från Soyuz 5-rymdskeppet till Soyuz 4-rymdskeppet.
På 1970-talet uppgraderade Sovjetunionen rymdfarkosten Soyuz till att inkludera en intern transportknutpunkt , som användes för kosmonauter att korsa under Salyuts rymdstationsprogram , med det första framgångsrika besöket på rymdstationen den 7 juni 1971, när " Soyuz 11 var dockad till Salyut 1 . USA upprepade denna operation och dockade också sin Apollo-rymdfarkost till rymdstationen Skylab i maj 1973. I juli 1975 samarbetade de två länderna i testprojektet Soyuz-Apollo och dockade en Apollo-rymdfarkost med en Soyuz-rymdfarkost. Samtidigt användes en specialdesignad dockningsmodul för luftslussar för en smidig övergång från den syrerika atmosfären i rymdfarkosten Apollo till rymdfarkosten Soyuz, där atmosfärens sammansättning låg nära jordens.
Från och med Salyut 6 1978 började Sovjetunionen använda den obemannade lastfarkosten Progress för att återförsörja sina rymdstationer i låg omloppsbana om jorden, vilket kraftigt ökade besättningens vistelser. Som en obemannad rymdfarkost dockade Progress helt automatiskt med rymdstationer. 1986 ersattes Igla-dockningssystemet av det uppgraderade Kurs-systemet på rymdfarkosten Soyuz. Några år senare fick rymdfarkosten Progress samma uppgradering [6] . Kurs-systemet har hittills (2019-data) använts för dockning med det ryska omloppssegmentet av ISS .
(termen "förtöjning" används i engelskspråkiga artiklar, i den ryska översättningen används termen "dockning")
Förtöjning i rymden är att fånga, dra och installera i dockningsstationen eller i lastutrymmet, eventuella föremål [8] . Dessa objekt kan vara rymdskepp eller nyttolaster som kan fångas för underhåll/retur med hjälp av ett fjärrmanipulatorsystem [9] [10] .
Dockningsstationer/pull-up-enheter kan vara antingen icke-androgyna (asymmetriska, t.ex. stiftsocket) eller androgyna (symmetriska, identiska). Detta avgör om ett par dockningsmoduler kan anslutas eller inte.
Tidiga anslutningssystem för rymdfarkoster var designade för icke-androgyna dockningssystem. Icke-androgyna mönster är en variant av den så kallade "genus coupling" [2] där varje dockningsfarkost har en unik design ("man" eller "female") och spelar en specifik roll (passiv eller aktiv) i dockningsprocessen . Dessa roller kan inte vändas om. I detta par kan två rymdfarkoster av samma "kön" inte dockas.
En androgyn dockningsstation (liksom en androgyn dockningsstation) har däremot samma gränssnitt på både rymdfarkoster eller dockningsenheter. Det androgyna gränssnittet använder en enda design som gör att en dockningsstation kan ansluta till exakt samma dockningsstation. Detta gör att du kan byta roller (aktiv till passiv), och ger också möjligheten till räddning och gemensam drift av vilket par av rymdfarkoster som helst [2] .
| Illustration | namn | Metod | Närvaron av en intern övergång för besättningen | Sorts |
|---|---|---|---|---|
| Gemini dockningssystem | Dockning | Ingen intern övergång | asymmetrisk (icke-androgyn) | |
| Apollo dockningssystem | Dockning | Det finns en inre passage | asymmetrisk (icke-androgyn) | |
| Ryskt dockningssystem (RSS) | Dockning | Ingen intern övergång [11] | asymmetrisk (icke-androgyn) | |
| Dockningssystem "Kontakt" | Dockning | Ingen intern övergång | asymmetrisk (icke-androgyn) | |
| SSVP-G4000 | Dockning | Det finns en inre passage | asymmetrisk (icke-androgyn) | |
| APAS-75 | Dockning | Det finns en inre passage | symmetrisk (androgyn) | |
| APAS-89 | Dockning | Det finns en inre passage | symmetrisk (Soyuz TM-16), asymmetrisk ( MIR station dockningsstation [12] [13] ) | |
| APAS-95 | Dockning | Det finns en inre passage | symmetrisk (Shuttle, Zarya och PMA-1), asymmetrisk (PMA-2 och PMA-3) | |
| SSVP-M8000 ( hybriddockningssystem ) | Dockning | Det finns en inre passage | asymmetrisk (icke-androgyn) | |
| Enkel dockningsmekanism | Förtöjning | Det finns en inre passage | asymmetrisk (icke-androgyn) | |
| Kinesisk dockningsenhet | Dockning | Det finns en inre passage | symmetrisk ( Shenzhou ) asymmetrisk ( Tiangong-1 ) | |
| Dockningssystem | Dockning och förtöjning | Det finns en inre passage | symmetrisk ( Commercial Crew Vehicle , Orion) asymmetrisk ( IDA ) | |
| Internationell passiv-aktiv dockningsmekanism | Dockning och förtöjning | Det finns en inre passage | symmetrisk (androgyn) |
En dockningsadapter eller gripadapter är en mekanisk eller elektromekanisk anordning som underlättar anslutningen av dockningsstationer (CS) eller fångstenheter (PC) utrustade med olika typer av gränssnitt. Även om sådana gränssnitt teoretiskt sett skulle kunna vara SU-SU-, SU-UZ- eller UZ-UZ-par, har endast de två första typerna hittills distribuerats i rymden. Tidigare släppta och planerade adaptrar listas nedan:
ASTP dockningsmodul
Tätningsadapter (PMA)
Internationell dockningsadapter (IDA)
Soft Capture Mechanism (SCM) lades till 2009 till Hubble Space Telescope . SCM tillåter bemannade och obemannade rymdfarkoster som använder NASA Docking System (NDS) att docka med Hubble.
NASA har övervägt sätt att docka Crewed Mars-rover till en bostadsmodul på Mars eller en returmodul [20] .