宇航员有没有可能从中国空间站直接到国际空间站?

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ajlm 发表于 2023-9-5 04:26:19|来自:北京西城 | 显示全部楼层 |阅读模式
穿着舱外宇航服跳过去?
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ahjswjq 发表于 2023-9-5 04:26:31|来自:北京西城 | 显示全部楼层
有个十年前的老电影叫Gravity,中文翻译为《地心引力》


影片的主要内容,就是讲一个开航天飞机上去修哈勃望远镜的团队,突然碰上一大波失控的太空垃圾,人员伤亡航天飞机损毁



左边那个宇航员已经被太空碎片爆头了,而这个画面里,航天飞机正在快速自旋,连接右边宇航员的机械臂此刻被撞断了

然后只剩一个人太空行走到国际空间站准备返回地球



使用舱外服和太空行走辅助背囊,飞到ISS空间站

结果又被绕了地球的太空垃圾“轰炸”了一波,勉强向天宫空间站的位置发射出返回舱



极限操作,使用着陆反推发动机向天宫发射返回舱

但因为没办法进行对接所以中间只能继续“太空行走”,艰难进入天宫空间站



这种暴力出舱的方式不可取,大家不要学她



传说中的灭火器

对着中文界面盲操作一顿成功返回地球的事。



友好建议国外宇航员学习中文

这个电影得到10项2014年奥斯卡奖提名,斩获最佳导演、最佳摄影、最佳视觉、最佳剪辑、最佳音响、最佳音效剪辑、最佳配乐奖,还是值得一看的。
至于影片里的从哈勃太空行走到ISS,然后通过对准天宫发射返回舱和“太空行走”的方式,进入天宫,从技术的角度似乎并非不可能。
当然现实中肯定是九死一生,而且调整返回舱的发射角对于ISS本身来说也是很麻烦甚至有危险的事情。
不过,似乎也不是不可能。
电影入口(需要B站会员):
地心引力
阿强123 发表于 2023-9-5 04:27:05|来自:北京西城 | 显示全部楼层
人类现有航天技术下,是不可能的,因为对载人航天器的动力需求太高了
在航天领域,(一切从简分析的情况下)基本就是牛顿和开普勒两个大佬的天下,万变不离万有引力、能量守恒和三大运动定律。


航天器在正常轨道飞行时,其实并不消耗能量,因为它只是保持自己的惯性在往前飞,但只要做出任何动作,就需要开始消耗能量。例如变轨、交会对接、姿态调整等。而所有的轨道变化中,改变轨道倾角是最难的,我们一般用需要的速度增量来评价,那么简化公式就是,

天宫和国际空间站都在400千米左右,就假设都是理想圆形吧,轨道速度大概都是7700米/秒。,天宫的轨道倾角是42.8度,国际空间站是51.6度,相差了约9度。那么需要的速度增量大概是1200米/秒,这是纯理论计算。
但实际上,因为飞船已经跟一个空间站完成了对接,然后从空间站撤离,再做如此大的变轨变倾角,再进入一条椭圆轨道,还要再整成圆形轨道,再交会对接,再留足第二次从空间站撤离返回地球的能量,还要考虑万一中途出了问题应急返回地球,那么一艘崭新的飞船不备足2000米/秒以上的速度增量变化能力,是没有航天员敢坐的,基本就是送死。
很多人可能对于2000米/秒的速度增量没有概念,那举俩例子好了,一般的卫星变轨机动都是以1米/秒为级别的,载人飞船对接过程中的数次变轨也就10-100米/秒级别,返回地球也就100米/秒的样子。
也就火星探测器进入环绕火星轨道才需要大概2000米/秒!但那都是去火星的任务了啊。去月球都用不了这么多,只需一半的样子。这些还都是很小的无人航天器,那也费了好大劲没几个国家能做到。
现在要求载人飞船、带着航天员、小10吨的大家伙去完成这么大机动了,那就跟本做不到。联盟飞船和神舟飞船接近,但所有的近1吨推进剂用完了也就能产生400-500米/秒的速度增量。强如航天飞机,也就这个级别。
所以题主说的自己蹦过去。。。或者带着喷气背包啥的,就是搞笑了,这仅是几米/秒级别的速度增量而已,远远远远不够。。。咱们可以尽情想象,但牛顿和开普勒老爷子拿着中学教科书一巴掌扇脸上:tui,不行!
是真不行。

不过历史上倒是发生过类似的事情,从一个空间站到另一个空间站,仅有一次,礼炮七号和和平号之间搬家。但那并不是轨道倾角差距如此大的情况下,而几乎是同一轨道,所以最消耗能量的变轨道倾角并没有发生。
1986年和平号核心舱发射的时候,由于要向苏共27大献礼赶时间,的确是“不得不发”,赶鸭子上架几乎将一个空壳子发上去了。
随后为了填和平号,也顺便充分利用下即将报废的礼炮七号空间站的科学仪器,苏联航天安排了一次特别牛逼的操作:在和平号和礼炮七号比较接近的情况下,让一艘联盟(T15)飞船先后对接和平号、礼炮七号、和平号,完成了一次太空搬家。


这也是人类航天历史上唯一的一次一个航天器在两个空间站之间飞行。但注意了:同轨道,同国家(的航天器),距离近,胆子大。一系列原因才促成了这个操作。
此外,不同空间站和载人飞船的对接设备也会有一定区别。目前俄罗斯最常用的是一种叫做 SSVP-M8000的多功能对接系统,从1996年开始生产,它们都是基于俄罗斯的APAS/95对接系统升级而来,目前在国际空间站上用在星辰号服务舱(Zvezda)、曙光号功能舱(Zarya)、码头号对接舱(Pirs)和搜索号对接舱(Poisk)。其中码头号和搜索号经常对接俄罗斯载人飞船,联盟号和进步号。


我国此前技术也源于APAS-89/95,但自神舟八号开始便大规模改造独立研发,到了如今双方技术应该差异很大,和俄罗斯和美国主导的国际空间站并不通用了。
也就是说,就算自己的飞船辛辛苦苦离开了天宫追上国际空间站,也根本无法对接。
最简单的方式其实是:1.先乘坐神舟飞船从返回地球,着陆在东风基地;2.打个飞的去哈萨克斯坦拜科努尔;3.乘坐备好的联盟飞船进入太空;4.6小时快速对接国际空间站。
如果时间卡的够紧,两个空间站轨迹决定的时间窗口合适的话,搞不好能让航天员在24小时内换一个空间站。
另外,我怀疑你可能对另一个话题感兴趣,为啥天宫和国际空间站的轨道倾角选择会不同?
为什么空间站轨道都在赤道夹角45°左右的位置?欢迎大家看下本人的航天科普图书
zk2008 发表于 2023-9-5 04:27:29|来自:北京西城 | 显示全部楼层
没有可能。
有朋友说,中国的天宫空间站轨道高度大约是390多公里,国际空间站也是400公里上下,二者轨道高度差近的时候也就几公里距离,似乎从这到那不是问题。


你这是忽略了速度,相对速度。
根据卫星跟踪网站的实时数据,目前中国天宫空间站在近地点高度392.6公里、远地点高度400.2公里,倾角为41.5度的近圆轨道上运行;国际空间站则在近地点高度421.8公里、远地点高度427.9公里,倾角为51.6度的近圆轨道上运行。二者的轨道高度差约28公里,比想象的远,却也不是特别远。
但中国空间站与国际空间站的轨道倾角差了10.1度,加上两个航天器都在轨道上以大约7.6公里/秒的高速度运行,因此当二者直线距离最近时,其相对速度至少达到1.4公里/秒(5040公里/小时),比复兴号高铁列车还快13倍。在这种情况下,宇航员是没办法穿着宇航服从一个空间站“跳”到另一个空间站上去的。


另一个关键点是:这两个航天器“老死不相往来”。
根据实时轨道数据,当中国天宫空间站处于太平洋上空时,国际空间站正好处在大西洋;而天宫飞到大西洋时,ISS又飞到太平洋了。两个航天器所处的轨道高度接近,飞行速度也接近,都是92分钟左右绕一球飞一圈,这样一来它们之间总是隔着个地球。至少在国际空间站的寿命期内,二者无缘相见。所以宇航服也就没有机会趁着接近时“跳”过去。
假如,假如两个空间站可以相互接近到几公里,并且相对速度也不是很快,宇航员能使用类似“喷气背包”或者操起灭火器飞过来吗?


有一段时间,为了让宇航员获得更大的活动范围,1984年美国发明了喷气背包(MMU),宇航员在舱外活动时可以凭借压缩氮气和24个喷嘴飞到距离航天器比较远的地方,其最高飞行速度达到25米/秒。但很快NASA在对挑战者号航天飞机事故进行安全调查时意识到这东西很危险,于是立刻停止了MMU的使用,它总共只飞了3次。
今天,无论是美国、俄罗斯还是中国航天员出舱活动,必须时刻保证用两个保险绳挂钩把自己固定在航天器外壳的扶手上,因为任何一点小小的失误都可能造成无法挽回的后果,宇航员飘在空中完全不能控制自己的身体姿态和运动方向,他不可能只靠一个灭火器精确飞到几公里外的空间站,只会在大气层中烧成灰。
草鞋林 发表于 2023-9-5 04:27:52|来自:北京西城 | 显示全部楼层
借助一艘强劲的飞船可做到,但代价很大。
轨道力学的逻辑非常直白:想变轨,拿Δv来!欲使物体从一个空间站转移到另一个空间站,本质上是从旧轨道转移到新轨道,这需要使航天器的速度矢量发生变化。速度变化量Δv依靠航天器发动机点火来提供。
想要从CSS飞到ISS,就需要规划一个从CSS到ISS的轨道机动,首先看它们的轨道参数。现实中空间站的轨道高度由于大气阻力随时在变化,轨道面也会因地球扁率不断旋转;但我们为了估算可以假定它们处在适合轨道转移的好位置。
此处我们进行非常保守而粗糙的估计,ISS倾角51.6度,CSS倾角42度,最主要的Δv都会消耗在变倾角机动上。考虑到近地轨道的速度约7.8km/s,求出做变倾角机动需要消耗超过1300m/s的速度增量!这对于现役载人飞船都很艰难,宇航员自带的喷气背包根本不够看。(Kerbin人除外)
如果硬要从CSS飞到ISS,完全可以,但需要整点猛的,比如把一个氢氧上面级挂到飞船上。这个代价,再稍微添点火都够进入月球转移轨道了。
村痞 发表于 2023-9-5 04:28:17|来自:北京西城 | 显示全部楼层
做梦。
国际空间站和中国空间站的轨道存在夹角,即使两者最近的时候,也有上百公里的距离,最远的时候中间直接隔了个地球。

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