中国航天工程传来好消息。据新华社报道，2022年5月10日凌晨1时56分，天舟四号货运飞船搭载长征七号遥五运载火箭，从海南文昌航天发射场点火发射。飞船顺利进入预定轨道，发射取得圆满成功。
天舟四号入轨后，与我国空站完美对接。这个对接时间只用了6.5个小时。中国有天舟系列货船，龙船是美国执行站间货运任务的“龙头”船空。
哪个国家的飞行器空比美国的龙飞船强？
周思豪
神舟四号的发射是中国航天工程的第22次发射任务，也是中国空站在轨建造阶段的首次发射任务。
神舟四号的任务是为神舟十四号飞船将在轨驻留六个月的三名航天员提供日常消耗品、实验工具、推进剂、备件等载荷物资。飞船携带的物资总重量为6吨，大约有200件，其中最大的重达170公斤。这200多件物资整齐地排放在货运飞船的货舱里。飞船还携带了750公斤的推进剂，可以为未来的太空工作提供更多的动力源。
与天舟三号货船相比，天舟四号货船进行了多项创新。周4号货船采用了货舱与推进舱分离的设计。货舱和推进舱分离可以运输更多的货物，推进舱可以提供能量和动力。货舱和推进舱的分离也使得货物运输更加有序。
研究人员还对货舱进行了许多改进。通过将货物存储在不同的模块和类型中，使货物存储更安全，存取更方便。便于航天员在货运飞船到站后更加快捷方便地进行相关实验空。
同时，飞船还对推进剂补加技术进行了改进，飞船在任务过程中可以通过添加推进剂，采用加压气体回收+推进剂恒压挤出技术。具体操作方式是，货运飞船将与加注推进剂的飞船管道形成密封环境，加注推进剂的飞船将把贮箱气腔内的加压气体抽回气瓶，降低贮箱背压。然后，货运飞船将推进剂以恒定的压力输送到补加了推进剂的飞行器的密封舱，然后推进剂被压入飞船，从而增加了航行时间。
最重要的一点是，天舟四号在对接技术上有了重大改进。飞船具有自主快速交会对接能力，能够在变轨轨道上进行自主制导和对接。仅依靠飞船自身配置的设备和导航，就能在6.5小时内完成变轨交会对接。
上面已经介绍了中国的天舟四号货运飞船，那么美国的龙船是什么样的呢？美国龙飞船与空间站对接需要多长时间空？
美国龙船
美国的龙飞船是由Taitai 空民营企业主导的——美国Taitai 空探索技术公司。与大多数国家的Tai 空项目由政府主导不同，美国的Tai 空项目多由私人企业完成，Tai 空项目商业化程度高。现在，龙飞船承担着从美国向空空间站运送物资的任务。与此同时，2021年9月15日，龙飞船也首次向太台空发射了纯商业载人任务，将4名普通人送入太台空。
美国龙飞船的研制时间大概十几年。2012年5月25日，龙飞船与国际空站成功对接。龙飞船与国际空站的对接也打破了政府主导航天器的惯例，航天领域的大门开始向民营企业敞开。这次向国际空间站空运送了约1000磅的物资，对接由站内宇航员空手动操作一条17.7米长的加拿大机械臂来“抓”龙。
2021年4月23日，美国成功发射奋进号，搭载4名宇航员和部分物资。在蛟龙号到达空之间与空间站相同的轨道后，蛟龙号进行了长时间的对接准备。与国际空站对接时，用了24小时才成功对接。
对接难度
天舟四号与空之间的空间站对接高度约为390km。说起这次“投递”的距离，按照天舟四号飞船7.7km/s的速度，到达390km的天空，需要几十秒，但对接需要6.5小时。这真的很快吗？
在过去很长一段时间里，货船与空站的对接时间一般在五天左右。即使科技不断进步，无论是美国的天鹅座飞船，还是SpaceX的龙货运飞船，与空站对接都需要两天左右的时间。看看中国的天舟四号货船。对接只需要6.5小时。很明显哪个国家的飞机空更强。
那么，对接的难点在哪里？为什么需要这么长时间？
这主要是因为如果所有的航天器都想在当前的轨道上保持周期性有规律的运动，就需要有足够的速度来抵消相应的重力势能。通过获得一定的速度，它们可以完成离心运动，保持轨道相对静止。在400 km 空的高度，这个速度大约是7.68 km/s。
同时，天舟四号货运飞船本身也是个“大家伙”。这次发射带来了6吨货物，加上本身和燃料，发射质量已超过13吨。在400 km 空的高度，货运飞船要通过不断的加速和减速来改变轨道，然后在空之间到达与空间站相同的轨道，到达相同的速度时，保持相对静止，进行精确对接。难度可想而知。
常见的对接方法
发射航天器与空站对接时，首先需要一个正确的发射时间窗口。通过在这个时间窗内发射一个货运飞船，在地球自转的影响下，飞船和空站会在一个平面上。飞船成功发射入轨后，一般在低轨道运行，然后不断变轨，赶上更高轨道的空站。一般来说，从低轨道到高轨道的变轨有两种方式。
第一种方法是稳定跟踪法。这种方法首先要解决航天器的高度差问题。经过两次加速后，航天器将到达与空相同的轨道高度。到达同一轨道高度后，飞船会不断调整速度，缩小空之间与空间站的距离，从而在空之间“追上”空间站。
第二种方法与椭圆轨道法相同。这种方法是先调整角度，再调整高度，多次调整轨迹后不断接近空站。当货船与站空的距离很近时，慢慢改变航迹进近。这种方法安全有保障，但耗时较长，需要2-3天。
那么，中国的对接模式是怎样的呢？
周-4的对接创新
中国天舟四号货运飞船创新性地提出了可控阻尼的控制思想。在天舟四号设计之初，航天器的设计者考虑到未来空站需要以各种方式和各种重量进行对接。在设计对接机构时，他们把如何在对接瞬间释放双方的能量作为重中之重来考虑。
经过反复论证和实验，专家提出了可控阻尼的思想，既能影响捕获性能，又能抵消对接时的冲击能量，突破了这一技术难点。
同时，天舟四号货运飞船充分计算了发射时间，以加快对接速度，减少燃料消耗。神舟四号发射时，空间站空的核心舱就运行在文昌发射中心空的正上方。这次发射可以尽量减小货运飞船轨道面与空间站空的夹角，减少变轨所需的燃料消耗，从而更快地完成对接。
有人说快速对接其实意义不大，只要把货物安全可靠地送到空站就行，何必斤斤计较时间呢？这种观点显然是错误的。一方面空站需要的一些科学仪器和实验用品有严格的时间限制，同时还要应对各种突发情况，比如人员紧急疏散、物资运送等。
另一方面，考虑到经济成本，发射货运飞船的成本非常昂贵。运载的货物重量需要精确到克，运行时间需要以秒计算。更快的对接可以节省更多的成本。
中国未来的对接目标
经过几次对接实验，中国货运飞船的对接速度大大加快。天舟一号货运飞船交会对接时间为72小时。经过我国无数科研人员的改进和努力，天舟四号交会对接时间缩短到6.5小时，这是我国航天事业的一大进步。
中国航天货运飞船相关负责人表示，未来中国货运飞船对接时间将再减少4.5小时，达到两小时。从发射日期算起，大约需要两小时十五分钟才能完成对接，真正实现快速对接。
作者:丫丫校对稿件编辑:小万
