为什么火箭上天后不会偏离弹道?
如果没有任何干扰因素,火箭将沿着预定的标准弹道飞行,将卫星或飞船送入预定的轨道。但实际上,飞行过程中的干扰因素有很多。火箭之所以不偏离弹道,是因为有制导系统在实施控制。
“神舟八号”以前的飞船发射,采用的是摄动制导。摄动制导是指预先设计理论弹道,火箭按照理论弹道飞行,当位置、速度与理论弹道存在偏差时,根据偏差进行修正。在这种制导方式下,火箭始终瞄着一个固定的入轨点,所以它的适应性和入轨精度相对较差。
“长征二号F”火箭在发射“神舟八号”时首次使用了迭代制导方式,相当于给火箭置换了一个全新的“神经系统”。迭代制导是一种自适应制导技术,火箭在飞行过程中会自行根据速度、位置及预估的入轨点,不断调整飞行轨迹。因此,迭代制导被形象地比喻为边走边“算”。简单地说,摄动制导给火箭规定好了具体路径,而迭代制导只告诉火箭目的地,而具体路径由火箭自行选择。
按照程序,“长征二号F”火箭飞行到210秒,抛掉整流罩以后,迭代制导的控制方式正式启动。此时,火箭上的计算机每秒都要计算50次,也就是说每0.02秒火箭就要确定一次自己的位置和入轨点之间的关系。采用迭代制导后,“神舟八号”的入轨精度是“神舟五号”入轨精度的100多倍。
【知识点】陀螺仪
高速旋转的陀螺具有保持其转轴在空间不变的定向性(也称惯性)。火箭上的陀螺仪就是根据这个原理制造出来的,它能够作为一种基准,精确地确定物体运动的方位,并自动将数据信号传给控制系统。陀螺仪是用一系列旋转的平衡环制成。当携带着陀螺仪的飞行器在空间旋转时,与飞行器固定的平衡环随之旋转,由于陀螺仪的转轴在空间是恒定的,陀螺仪就能测量出平衡环也就是飞行器的旋转数值,从而得到方向变化的信息。所以,陀螺仪又称为“惯性测量部件”。目前光纤陀螺仪在很多领域已经完全取代了机械式的传统陀螺仪,成为现代导航仪器中的关键部件。
【发散思维】为什么转动的陀螺能竖直不倒?