Стикування

Радянський Союз запустив з одного стартового майданчика два космічні кораблі: 1962 року з проміжком в добу (Восток-3 і Восток-4) та 1963 року з проміжком у дві доби (Восток-5 і Восток-6). В обох випадках запуски здійснювались так, щоб ракети-носії виводили кораблі на майже ідентичні орбіти, проте точність такої системи була недостатньою, щоб досягти справжнього зближення. Для цього необхідний принаймні один корабель з власними двигунами, з допомогою яких він може коригувати свою орбіту, щоб точно зорієнтуватися відносно іншого корабля, у кораблів Восток не було таких двигунів. Початкові відстані, що розділяли кораблі були від 5 кілометрів до 6,5 кілометрів, але повільно розходилися до тисяч кілометрів впродовж польоту.

Першу спробу стикування в космічному просторі 3 червня 1965 року здійснив американський космонавт Джим Макдівітт на Джеміні-4 для стикування з верхнім ступенем ракети носія Titan II. Макдівітт не зміг підійти досить близько до ступеня через невірну оцінку відстані і надмірне використання палива на маневрування.

Перші успішні зближення

Фото корабля Джеміні-7, виконане з Джеміні-6 1965 року

15 грудня 1965 року американський космонавт Волтером Ширра здійснив перше успішне зближення, коли маневрував кораблем Джеміні-6А відносно аналогічного корабля Джеміні-7 до відстані між ними в 30 см. Кораблі не мали стикувальних вузлів, щоб зістикуватись один з одним, але перебували доволі близько один від одного, впродовж понад 20 хвилин.

Стикувальні агрегати поділяються на два великі класи — активно-пасивні та універсальні.

Активно-пасивні стикувальні агрегати (найчастіше типу «штир-конус») мають різні конструкції, розташовані на двох космічних апаратах, що стикуються. При цьому активний корабель не може зістикуватися з іншим активним, а пасивний — з іншим пасивним.

Універсальні стикувальні агрегати (зазвичай андрогінно-периферійні) цього недоліку позбавлені.

Наявні системи з універсальними стикувальними агрегатами (наприклад, АПАС-75, створений за програмою «Союз-Аполлон», і АПАС-89, що передбачався для корабля «Буран» і випробуваний на станції «Мир») поступаються поширенішим штир-конусним системам за масогабаритними параметрами і вимогам до точності наведення космічних апаратів.

Зближення корабля Джеміні-8 з верхнім ступенем ракети-носія — апаратом Мішень Аджена 16 березня 1966

Проблема стикування постала перед творцями космічних апаратів у зв'язку з програмою здійснення пілотованих обльотів Місяця і висадок на Місяць. Перші технічно реалізовані пропозиції щодо стикування з'явились 1962 року.

Вперше стикувальні агрегати з'явились на американських космічних кораблях «Джеміні», і призначалися для стикування з ракетою Аджена, щоб відпрацювати процеси зближення і стикування за програмою підготовки до програми «Аполлон».

У СРСР стикувальні агрегати почали розробляти за програмою 7К-9К-11К, метою якої був пілотований обліт Місяця без використання важкої ракети-носія. Попри те, що програму скасували, космічний корабель «Союз», створений за проектом 7К, мав стикувальний агрегат і систему пошуку, зближення і стикування «Ігла» (рос. Игла, Голка), що дозволила 30 жовтня 1967 року вперше у світі здійснити повністю автоматичне стикування двох космічних апаратів.

Часте використання космічного простору вимагало використання стикувань для доставки екіпажу та витратних матеріалів на орбітальні космічні станції. Першим з них було зближення і стикування 7 червня 1971 року корабля «Союз-11» зі станцією Салют. У наступних пілотованих космічних польотах відбувались стикування з шістьома станціями Салют, зі станцією Скайлеб, з орбітальною станцією «Мир» і з Міжнародною космічною станцією (МКС). На початку 2013 року для доставки екіпажу на МКС використовуються кораблі «Союз ТМА-М».

Автоматичні космічні апарати також використовуються для стикувань з космічними станціями для постачання припасів та палива. Союз і Прогрес могли автоматично зістикуватись зі станцією «Мир», коли вона діяла одночасно з МКС, а також з діючою станцією МКС за допомогою апаратури стикування «Курс», в той час як автоматизовані транспортні кораблі мають стикуватись з МКС з використанням лазерної системи. HTV, SpaceX Dragon, Cygnus підлітають дуже близько до станції, щоб маніпулятор МКС Canadarm-2 їх ловив і прикріпляв до модуля Harmony Міжнародної космічної станції.

Космічні стикування використовувалися для різних цілей, зокрема в місіях з обслуговування космічного телескопа ім. Хаббла. В польотах програми «Аполлон» місячні модулі, які доставляли космонавтів на Місяць, здійснювали зближення і стикування з командним/службовим модулем Аполлона на місячній орбіті.

Крім того, в місії STS-49 шаттл наблизився, екіпаж захопив маніпулятором і додав розгінний блок до супутника зв'язку Інтелсат-603, щоб він міг вийти на геосинхронну перехідну орбіту.

Крім стикування і відстикування двох космічних апаратів, здійснювались:

Шатл Ендевор, пристикований до МКС

• Перестикування кораблів «Союз» з одного стикувального вузла на інший в програмах «Салют», «Мир» і МКС.
• Кораблі Аполлон, здійснювали маневр відомий як перестановка, стикування, і витягування (англ. transposition, docking, and extraction) Місячного модуля, через годину після розгінного імпульсу і переходу на траєкторію польоту до Місяця конфігурації: третій ступінь ракети Сатурн V/Місячний модуль всередині перехідника/Базовий блок (у порядку знизу вгору при запуску), з пілотованим базовим блоком, і безпілотним на цьому етапі місячним модулем:

• відокремлення базового блока з одночасним розділенням чотирьох зовнішніх панелей перехідника місячного модуля;
• розворот базового блока на 180 градусів (соплом двигуна в напрямку руху і стикувальним вузлом до місячного модуля);
• стикування базового блока з місячним модулем, останній з'єднаний з третім ступенем;
• зістикований базовий блок і місячний модуль згодом відокремлювався від третього ступеня;

Стикування дозволило зменшити масу апарату і здійснити політ пілотованим експедиціям на Місяць — на Місяць сідав і з Місяця злітав не весь експедиційний комплекс, а лише спеціальний місячний апарат, максимально полегшений і не здатний до посадки на Землю.

Згодом стикування використовувались для створення орбітальних станцій СРСР/Росії, США, а нині — МКС.

Процесу стикування передує дальнє зближення з використанням системи Контакт, потім ближнє, потім з причалюванням починається власне стикування. Спеціальні виступаючі елементи стикувальних агрегатів входять у механічне зчеплення, після чого починається стягування об'єктів, після закінчення якого відбувається зчеплення замків. У цей момент з'єднуються електро- і гідророз'єми. Далі перевіряється герметичність стику, після чого можна відкрити люки і переходити з об'єкта в об'єкт. При стикуванні об'єктів великої маси (маса транспортного корабля «Союз» або «Прогрес» — близько 7 тонн — стик додатково посилюється зсередини знімними стяжками. На Міжнародній космічний станції, якщо об'єкт зістикований досить довго, можливий частковий демонтаж стикувальних механізмів і заміна їх на компактні пласкі люки.

Ранні стикувальні агрегати (на кораблях Джеміні і кораблях «Союз» від 1 до 9 не мали люку для внутрішнього переходу, і космонавтам доводилося виходити у відкритий космос у скафандрах. Така ж схема пропонувалася і для радянської місячної експедиції заради економії маси на стикувальному агрегаті.

• 
  Стикувальні системи корабля 7К-Т: справа активний агрегат, зліва пасивний
• 
  З'єднання системи 7К-ОК: справа активний агрегат, зліва пасивний
• 
  Ескізне зображення стикувального вузла АПАС-75
• 
  Андрогінний вузол стикування АПАС-89

Російський Андрогінно-периферійний агрегат стикування (АПАС) створений на основі досвіду радянської програми «Мир». Використовується в Російському сегменті МКС

• 
  Стикувальний модуль "Пірс", Російського сегменту МКС
• 
  Прогрес наближається для стикування
• 
  Стикувальний вузол корабляATV,

Американський Герметичний адаптер має 127 см в діаметрі для проходу екіпажу і переміщення вантажу. Він поєднує модулі американського сегменту МКС, а також використовується для стикування з багатоцільовим модулем постачання і японським кораблем постачання HTV.

• 
  MPLM, доставляється Шатлом
• 
  HTV, японський корабель постачання
• 
  PMA-1 на МКС

• Ракета-носій
• Штучний супутник Землі
• Пілотовані космічні апарати
  • Пілотований космічний корабель
  • Орбітальна станція
• Літальний апарат

• The Visitors (rendezvous)
• Space Rendezvous Video of Space Shuttle Atlantis and Space Station
• Satellite Interactive Java applet that lets you attempt an orbital rendezvous
• Lunar Orbit Rendezvous and the Apollo Program. NASA. Архів оригіналу за 9 липня 2013. Процитовано 16 січня 2011.
• PEARSON, DON J. (1989). SHUTTLE RENDEZVOUS AND PROXIMITY OPERATIONS. Архів оригіналу за 9 липня 2013. Процитовано 16 січня 2011.
• Handbook Automated Rendezvous and Docking of Spacecraft by Wigbert Fehse
• Docking system agreement key to global space policy — Oct. 20, 2010