Spotkanie w kosmosie w astronautyce to spotkanie organizowane w przestrzeni między statkiem kosmicznym lub między statkiem kosmicznym a ciałem niebieskim przy względnej prędkości zerowej lub bardzo małej. Jeśli jest to spotkanie dwóch załogowych statków kosmicznych, które dokują ze sobą, może istnieć komunikacja między przestrzeniami pod ciśnieniem, co wymaga dostępności „szczelnego systemu śluzy powietrznej”.
Miejsce spotkania w kosmosie wymaga wykonania skomplikowanych manewrów, które należy wykonać w jak najkrótszym czasie bez nadmiernego zużywania wciąż dostępnych zapasów paliwa . Powodzenie orbitalnego spotkania zależy w szczególności od wyboru okna startowego dla statku „myśliwca”, umożliwiającego umieszczenie go na płaszczyźnie orbitalnej w pobliżu celu oraz od bardzo dokładnego obliczenia pozycji i prędkości samolotu. dwa statki. Rozwój techniki orbitalnego rendezvous prowadzony jest w ramach programu Gemini . Ma to na celu umożliwienie realizacji spotkania na orbicie księżycowej niezbędnego do powodzenia misji programu Apollo .
Odbyło się pierwsze spotkanie kosmiczne 15 grudnia 1965astronauta Walter M. Schirra , dowódca Gemini 6 , ze statkiem kosmicznym Gemini 7 . Po tej dacie spotkanie i cumy stanowiły dla Amerykanów decydujący etap wypraw na Księżyc (misje Apollo , 1969-1972). Od lat 70. są one regularnie przeprowadzane w ramach operacji tankowania lub pomocy załogom stacji kosmicznej . Podczas gdy Sowieci faworyzowali automatyczne spotkania, mające zastosowanie do statków bezzałogowych, NASA przekazała odpowiedzialność załogom.
Od 2011 roku Chiny są trzecim krajem, który organizuje spotkania i cumowania ze stacjami kosmicznymi.
Wkrótce po pierwszym locie człowieka w przestrzeni reżyserii Jurija Gagarina12 kwietnia 1961, przywódcy i inżynierowie dwóch kosmicznych potęg tamtych czasów, Związku Radzieckiego i Stanów Zjednoczonych , zauważają, że realizacja ambitnego programu kosmicznego wymaga opanowania technik umożliwiających dwóm statkom kosmicznym zbliżenie się do siebie w celu zacumowania. Technika ta staje się szczególnie istotna dla amerykańskiej agencji kosmicznej NASA , kiedy się na nią zdecydujeListopad 1962za rozwiązanie spotkania na orbicie księżycowej dla programu Apollo . W tym scenariuszu dwóch z trzech członków załogi schodzi na księżycową ziemię wyspecjalizowanym statkiem, modułem księżycowym Apollo , a po zakończeniu misji powraca na orbitę na pokładzie tego samego modułu, aby zacumować na głównym statku na końcu manewru spotkania w kosmosie. . Agencja przyjęła to rozwiązanie niechętnie, gdyż załoga mogła zostać potępiona w przypadku błędnych manewrów, biorąc pod uwagę niewielką ilość paliwa dostępnego do przeprowadzenia spotkania. W następstwie tej decyzji uruchomiono program Gemini w celu opracowania technik spotkań w kosmosie.
W 1962 r., A następnie w 1963 r. Związek Radziecki wystrzelił prawie jednocześnie parę statków kosmicznych, Wostok 3 i 4, a następnie Wostok 5 i 6 . Obie wyrzutnie działają doskonale, a oba statki poruszają się po prawie identycznej orbicie, która pozwala im zbliżyć się na odległość 5 lub 6,5 km od siebie. Nie jest to jeszcze prawdziwe spotkanie w kosmosie, ponieważ oba statki nie mają zdolności manewrowej, a ich połączenie wynika jedynie z doskonałej synchronizacji obu startów.
Amerykańska sonda Gemini ma system napędowy do manewrowania w kosmosie. Więc23 marca, podczas lotu Gemini 3 , Virgil Grissom zostaje pierwszym człowiekiem, który dokonuje zmiany orbity. Plik3 czerwca, jego kolega James McDivitt na pokładzie Gemini 4 wykonuje pierwszy manewr spotkania w kosmosie. Używając swoich silników rakietowych, próbuje zbliżyć się jak najbliżej do najwyższego stopnia rakiety Titan II, która krótko wcześniej umieściła go na orbicie. Bezskutecznie.
Plik 21 sierpnia, Astronauci Gemini 5 podejmują podobną operację. Po dwóch godzinach lotu wyrzucają z rufy swojego statku małe urządzenie emitujące sygnały radiowe „REP”. Gordon Cooper próbuje zainicjować procedurę spotkania, ale spadek ciśnienia w jednym z ogniw paliwowych zmusza go do anulowania manewru.
Astronauci tamtych czasów rekrutowali się spośród doświadczonych pilotów testowych, ale McDivitt i Cooper wykorzystali refleks swoich lotników, podczas gdy techniki pilotowania samolotu nie były dostosowane do zasad mechaniki kosmicznej . Dlatego żadnemu z nich nie udaje się osiągnąć celu.
Pierwsze spotkanie w kosmosie znów jest przegapione. Plik25 października 1965, rakieta Agena ma zostać użyta jako cel dla statku kosmicznego Gemini 6 , obsługiwanego przez Waltera Schirrę i Thomasa Stafforda , który ma zostać wystrzelony wkrótce po niej. Plan lotu przewiduje nie tylko umówienie się na spotkanie, ale także przechowywanie bagażu . Ale Agena eksploduje sześć minut po starcie i misja Gemini 6 zostaje przełożona. Plik4 grudnia, zanim zdążyła wystartować z powodu nowego incydentu technicznego, Gemini 7 leci w kosmos z Frankiem Bormanem i Jamesem Lovellem na pokładzie. Wylatują na długi lot: dwa tygodnie. W końcu piętnastego Schirra i Stafford wystartowali z kolei z misją jak największego zbliżenia się do swoich kolegów.
Schirra udaje się zbliżyć do Gemini 6 w odległości 30 cm od Gemini 7 i przez dwadzieścia minut oba statki kosmiczne pozostają w szyku, utrzymując tę odległość. Później mawiał: „Ktoś mi powiedział… jeśli zbliżysz się do 5 km , będzie to spotkanie. Ale to dopiero początek pracy! Spotkanie kończy się sukcesem tylko wtedy, gdy względne przemieszczenie obu pojazdów wynosi zero, a odległość między dwoma pojazdami została zmniejszona do mniej niż 40 metrów. Kiedy ten cel zostanie osiągnięty, manewr spotkania jest prostą kwestią utrzymania swojej pozycji: możesz bawić się dystansem tak, jakbyś był w samochodzie, samolocie lub na deskorolce. "
Po tej misji, z wyjątkiem rzadkiego incydentu, po całym spotkaniu kosmicznym nastąpi cumowanie . Wyjątek jednak wLuty 1995 : miejsce spotkania między amerykańskim promem kosmicznym Discovery a sowiecką stacją orbitalną Mir (misja STS-63 ).
Plik 16 marca 1966, Neil Armstrong powodzeniem dwa statki zacumowane w przestrzeni po raz pierwszy przez dokowania jego Gemini 8 statków kosmicznych do etapu Agena 8 rakiety , uruchomiony na krótko przed. Pozostałe cumowania są pomyślnie zakończone między lipcem aListopad 1966(Loty Gemini od 10 do 12 ).
Plik 30 października 1967Sowieci odnieśli sukces podczas pierwszego spotkania i pierwszego połączenia między dwoma bezzałogowymi statkami kosmicznymi Cosmos 186 i Cosmos 188 .
Ich pierwsza próba zacumowania ręcznego miała miejsce w Październik 1968przez Gueorgui Beregovoy na pokładzie Sojuza 3, ale ten ostatni nie mógł dołączyć do bezzałogowego statku Sojuz 2 . Zbliżył się na 30 cm, zanim zrezygnował z obawy, że skończy mu się paliwo na manewry z powrotem na Ziemię. To w końcu Sojuz 4 i 5, które16 stycznia 1969, uda się zacumować, na końcu którego odbywa się transfer załogi drogą kosmiczną .
W Maj 1969Astronauci Apollo 10 pomyślnie ukończyli pierwsze spotkanie i pierwsze dokowanie na orbicie księżycowej. Sukces ich misji dał zielone światło dla pierwszego lądowania człowieka na Księżycu, dwa miesiące później (misja Apollo 11 ).
Dochodzi do pierwszego spotkania dwóch statków kosmicznych należących do dwóch różnych narodów 17 czerwca 1975między statkiem kosmicznym Apollo a statkiem kosmicznym Sojuz (projekt Apollo-Soyuz ).
Pierwsze dokowanie z udziałem więcej niż dwóch jednostek miało miejsce w styczniu 1978 r., Kiedy Sojuz 27 dotarł do stacji kosmicznej Salyut 6 , do której Sojuz 26 był podłączony przez miesiąc.
Orbitalne spotkanie między dwoma statkami jest ograniczone przez zasady mechaniki orbitalnej. Jego rozwój jest złożony i wymaga zarówno czasu, jak i ilości paliw, które mogą szybko przekroczyć dostępne rezerwy, jeśli manewry nie zostaną wykonane z dużą precyzją. Opracowano kilka technik.
Manewr orbitalny dotyczy dwóch statków: ściganego statku, który zasadniczo prawie nie manewruje, oraz statku myśliwskiego, który musi zmienić swoją orbitę, aby zadokować ze statkiem ściganym. Ruchy na orbicie nie podlegają tym samym prawom, co na powierzchni Ziemi: mechanika orbitalna nakłada kilka ograniczeń:
Spotkanie orbitalne odbywa się w kilku etapach: