Docking og fortøjning af rumfartøjer er forbindelsen af to rumfartøjer . Denne forbindelse kan være midlertidig eller semi-permanent, såsom for rumstationsmoduler. På engelsk indebærer begreberne " rumfartøjsdocking " og " rumfartøjsfortøjning " forskellige processer af mødested og forbindelse mellem rumfartøjer. På russisk bruges udtrykket " rumfartøjsdocking " i begge tilfælde .
Docking af rumfartøjer forstås som processen med autonome rendezvous, der kulminerer i forbindelsen mellem to tidligere separat flyvende rumfartøjer [1] [2] [3] .
Fortøjning af rumfartøjer refererer til tvungne rendezvous-operationer, når et inaktivt modul/køretøj fanges, trækkes op og derefter installeres i docking-porten på et andet rumfartøj ved hjælp af en robotarm . I tilfælde af ISS bruges robotarmen " Kandarm2 " [4] . Da der i den omvendte proces - frakøjning af rumfartøjsoperationer også er involveret en mekanisk arm styret fra ISS, og dette er en besværlig og langvarig operation , er metoden til affortøjning ikke egnet til hurtig evakuering af besætningen, i tilfælde af en nødsituation [5] .
Forbindelsen (koblingen) af to objekter i rummet kan være "blød" eller "hård". Typisk udfører rumfartøjet først en blød kobling, skaber kontakt og låser dets dockingstik ind i målfartøjets stik. Efter at have etableret en blød forbindelse og kontrolleret trykket inde i begge skibe, begynder overgangen til en stiv kobling, hvor docking-mekanismerne strammer skibenes docking noder og danner en lufttæt forsegling. Efter at have udlignet trykket inde i skibene, åbner besætningen de indvendige luger for at flytte besætningen og lasten.
Et rumfartøjs dockingsevne afhænger af de to rumfartøjers evne til at finde hinanden og holde stationen i samme kredsløb. Dette blev først udviklet af USA til Project Gemini . Gemini 6 -besætningen skulle efter planen mødes og manuelt lægge til under kommando af Walter Schirra med et ustyret Agena-målfartøj i oktober 1965, men Agena eksploderede under opsendelsen. På den reviderede Gemini 6A-mission gennemførte Schirra med succes et rendezvous i december 1965 med besætningen på Gemini 7 , der nærmede sig inden for 1 fod, men der var ingen mulighed for docking mellem de to Gemini-rumfartøjer. Den første docking med Agena blev afsluttet med succes under kommando af Neil Armstrong på Gemini 8 den 16. marts 1966. Manuelle dockninger blev udført på tre efterfølgende Gemini-missioner i 1966.
Apollo-programmet involverede docking og frigørelse i månens kredsløb for at lande mennesker på månen og bringe dem tilbage. For at gøre dette, efter at begge rumfartøjer var blevet sendt fra jordens kredsløb til Månen, skulle Lunar Lander Module (LM) først frigøres fra Apollo Command/Service Module (CSM) moderfartøjet. Derefter, efter at have gennemført modulets landing på Månen, måtte de to astronauter i LM lette igen fra Månen og lægge til kaj med CSM i månekredsløb, før de vendte tilbage til Jorden. Rumfartøjerne blev designet til at tillade besætningen at bevæge sig inde i køretøjet gennem overgangen mellem kommandomodulets næse og månemodulets tag. Disse manøvrer blev først demonstreret i lav kredsløb om jorden den 7. marts 1969 på Apollo 9 , derefter i månekredsløb i maj 1969 på Apollo 10 , derefter på seks andre månelandingsmissioner.
I modsætning til USA, som brugte manuelt betjent bemandet docking i Apollo-, Skylab- og Space Shuttle- programmerne , brugte Sovjetunionen automatiserede dockingsystemer lige fra begyndelsen af deres dockingforsøg. Det første system af denne art, Igla , blev testet med succes den 30. oktober 1967, da to Soyuz -testkøretøjer Kosmos-186 og Kosmos-188 automatisk anløb i kredsløb [6] [7] Dette var de første vellykkede dokninger. Derefter begyndte udviklingen af processen med docking af bemandede rumfartøjer. Testene blev udført den 25. oktober 1968 med Soyuz-3 rumfartøjet på det ustyrede Soyuz-2 rumfartøj ; dockingforsøget mislykkedes. 16. januar 1969 mellem Soyuz-4 og Soyuz-5 var vellykket. Denne tidlige version af Soyuz-rumfartøjet havde ikke en intern overførselstunnel , men to kosmonauter udførte en rumvandring og krydsede den ydre hud fra Soyuz 5-rumfartøjet til Soyuz 4-rumfartøjet.
I 1970'erne opgraderede Sovjetunionen Soyuz-rumfartøjet til at omfatte et internt transportknudepunkt , som blev brugt til kosmonauter at krydse under Salyut -rumstationsprogrammet , med det første vellykkede besøg på rumstationen den 7. juni 1971, da " Soyuz 11 blev lagt til kaj til Salyut 1 . USA gentog denne operation og dockede også sit Apollo-rumfartøj til Skylab -rumstationen i maj 1973. I juli 1975 samarbejdede de to lande om Soyuz-Apollo-testprojektet , hvor de dokkede et Apollo-rumfartøj med et Soyuz-rumfartøj. Samtidig blev et specialdesignet airlock docking-modul brugt til en glidende overgang fra Apollo-rumfartøjets iltrige atmosfære til Soyuz-rumfartøjet, hvor atmosfærens sammensætning var tæt på jordens.
Begyndende med Salyut 6 i 1978 begyndte Sovjetunionen at bruge Progress ubemandede lastrumfartøjer til at forsyne deres rumstationer i lav kredsløb om jorden, hvilket i høj grad øgede besætningsophold. Som et ubemandet rumfartøj dokkede Progress fuldautomatisk med rumstationer. I 1986 blev Igla-dockingsystemet erstattet af det opgraderede Kurs-system på Soyuz-rumfartøjet. Et par år senere modtog rumfartøjet Progress den samme opgradering [6] . Kurs-systemet er hidtil (2019-data) blevet brugt til docking med det russiske orbitale segment af ISS .
(udtrykket "fortøjning" bruges i engelsksprogede artikler, i den russiske oversættelse bruges udtrykket "docking")
Fortøjning i rummet er fangst, træk og installation i dockingstationen eller i lastrummet, eventuelle genstande [8] . Disse objekter kan være rumfartøjer eller nyttelast, der kan fanges til vedligeholdelse/returnering ved hjælp af et fjernmanipulatorsystem [9] [10] .
Docking-stationer/pull-up-enheder kan enten være ikke-androgyne (asymmetriske, f.eks. pin-socket) eller androgyne (symmetriske, identiske). Dette bestemmer, om et par dockingmoduler kan tilsluttes eller ej.
Tidlige rumfartøjsforbindelsessystemer var designet til ikke-androgyne dockingsystemer. Ikke-androgyne designs er en variant af den såkaldte "kønskobling" [2] , hvor hvert docking-rumfartøj har et unikt design ("mand" eller "female") og spiller en specifik rolle (passiv eller aktiv) i dockingprocessen . Disse roller kan ikke vendes om. I dette par kan to rumfartøjer af samme "køn" ikke forankres.
En androgyn dockingstation (såvel som en androgyn dockingstation) har derimod den samme grænseflade på både rumfartøjer eller dockingenheder. Den androgyne grænseflade bruger et enkelt design, der gør det muligt for en dockingstation at oprette forbindelse til nøjagtig den samme dockingstation. Dette giver dig mulighed for at ændre roller (aktiv til passiv), og giver også mulighed for redning og fælles operation af ethvert par rumfartøjer [2] .
| Illustration | Navn | Metode | Tilstedeværelsen af en intern overgang for besætningen | Type |
|---|---|---|---|---|
| Gemini docking system | Docking | Ingen intern overgang | asymmetrisk (ikke-androgyn) | |
| Apollo docking system | Docking | Der er en indre passage | asymmetrisk (ikke-androgyn) | |
| Russisk dockingsystem (RSS) | Docking | Ingen intern overgang [11] | asymmetrisk (ikke-androgyn) | |
| Docking system "Kontakt" | Docking | Ingen intern overgang | asymmetrisk (ikke-androgyn) | |
| SSVP-G4000 | Docking | Der er en indre passage | asymmetrisk (ikke-androgyn) | |
| APAS-75 | Docking | Der er en indre passage | symmetrisk (androgyn) | |
| APAS-89 | Docking | Der er en indre passage | symmetrisk (Soyuz TM-16), asymmetrisk ( MIR-station dockingstation [12] [13] ) | |
| APAS-95 | Docking | Der er en indre passage | symmetrisk (Shuttle, Zarya og PMA-1), asymmetrisk (PMA-2 og PMA-3) | |
| SSVP-M8000 ( hybrid dockingsystem ) | Docking | Der er en indre passage | asymmetrisk (ikke-androgyn) | |
| Enkelt docking mekanisme | Fortøjning | Der er en indre passage | asymmetrisk (ikke-androgyn) | |
| Kinesisk docking-enhed | Docking | Der er en indre passage | symmetrisk ( Shenzhou ) asymmetrisk ( Tiangong-1 ) | |
| Docking system | Docking og fortøjning | Der er en indre passage | symmetrisk ( Commercial Crew Vehicle , Orion) asymmetrisk ( IDA ) | |
| International passiv-aktiv docking-mekanisme | Docking og fortøjning | Der er en indre passage | symmetrisk (androgyn) |
En docking-adapter eller gribeadapter er en mekanisk eller elektromekanisk enhed, der letter tilslutningen af docking-stationer (CS) eller capture-enheder (PC) udstyret med forskellige typer grænseflader. Selvom sådanne grænseflader teoretisk set kunne være SU-SU-, SU-UZ- eller UZ-UZ-par, er kun de to første typer blevet indsat i rummet til dato. Tidligere udgivne og planlagte adaptere er anført nedenfor:
ASTP docking modul
Tætningsadapter (PMA)
International dockingadapter (IDA)
Soft Capture Mechanism (SCM) blev tilføjet i 2009 til Hubble-rumteleskopet . SCM gør det muligt for bemandede og ubemandede rumfartøjer, der bruger NASA Docking System (NDS), at docke med Hubble.
NASA har overvejet måder at forankre Crewed Mars-roveren til et beboelsesmodul på Mars eller et returmodul [20] .