怎样稳定太空船的航向

1986 年 1 月，“航行者二号”无人太空船飞越遥远的天星，近距离拍摄了这个巨大星球及其许多卫星的照片。要获得最佳质量的照片，地球上的控制人员必须精确知道太空船的方位：甚至在飞行了 49 亿 5400 万公里后，仍

知道其方位，而且精确度在 100 公里内。这种精确度相当于高尔夫球手在长

2520 公里的草坪上一棒将球击入洞中。

太空工程师有许多方法达至这种惊人的精确度。例如，升空的火箭携带一种惯性制导系统，该系统独立工作，不受太空船外的信号干扰。系统由两种装置组成：一组陀螺仪，用以监测火箭的飞行方向；一组加速表，测量火

箭的加速或减速情况。火箭上有一台电脑，连续记录方向和航速的所有变化， 可随时算出火箭已飞行的距离、其方向和航速。

“太阳神”号飞向月球途中，地面控制人员利用无线电与太空人保持联络，监测航行情况。地球上的射电望远镜可根据收到的无线电信号确定太空船的航向。此外，控制人员藉这些信号查明太空船与地球的距离。它们计量无线电信号到达“太阳神”号和返回地球所需时间，除以信号传递速度（与光速相同，大约每秒 30 万公里）。知道了太空船的航向和与地球的距离，即可算出其方位。

仔细分析无线电信号，还能弄清楚太空船的航速。无线电信号源处于运动中，电波的频率和波长会有所改变，其变化幅度取决于信号源的运动速度， 这是多普勒效应的一个例子。电波频率升高或降低，取决于太空船是朝着地球还是背离地球飞行。太空船的飞行速度越快，波长变化越大。“太阳神” 号的频率变化约为光速的万分之一。

每次航行前，策划人员预先定好航线和航速。如果无线电信号和惯性制导系统显示太空船稍微偏离航线，地面控制人员就会指示太空人启动小型火箭发动机。作“中途较正”，以改变航速，并回到正确的航线上。

最新的美国载人太空船，即太空穿梭机，可进入比“太阳神”号更接近地球的轨道。如果须要改变航向，地面电脑会向机上电脑发出指令，启动助推器，改变其电轨道。

无人太空探测器装有助航装置。为了防止探测器在太空中意外翻腾，须用三轴座标固定其方位。就远航的“航行者”号太空探测器而言，探测器与地球之间的直线是第一条轴；太空船在航行途中，其无线电通讯碟状天线总是对准地球。另外两条轴由光电探测器提供：一个探测器确定太阳的方向， 一个对准另一颗明亮恒星。“航行者一号”对准的是轩辕十四，“航行者二号”对准的是老人星。

欧洲太空总署的“乔托”号太空探测器，1986 年 3 月发射，任务是飞过哈雷彗星，拍摄彗星中心固体彗核的近距离照片，送返地球。“乔托”号装有光电探测器，对准地球和太阳；由于不停旋转，对不准一个特定恒星作为第三条座标轴，倒装有一台恒星测绘仪，不断测量所有较明亮恒星的相对位置。如果一颗恒星的相对位置不正确，地面控制人员会启动探测器上的助推器，校正航向。

使“乔托”号准确保持航向，比较简单，确定探测目标（哈雷彗星核心） 的方位则困难得多。这方面的问题，最后通过国际合作得以解决。两个名为“织女”号前苏联太空探测器比“乔托”号早一星期左右逼近哈雷彗星，在彗星 8000 公里外掠过，拍摄彗核的首批远距离照片。显示彗核与两个“织女” 号探测器的相对方位。

美国科学家利用遍布全球的射电望远镜接收前苏联的无线电信号，以确定“织女”号的方位。前苏联科学家根据这些方位和拍摄到的照片，确定彗核的位置。欧洲科学家利用这些资料拟定“乔托”号的航线，使之在彗核适当的距离外掠过。彗核一闪而过之际，“乔托”号在相距仅 605 公里处拍摄到令天文学家震惊的近距离照片。哈雷彗星的彗核原来是一个马铃薯形的乌黑物体，约长 16 公里，宽 8 公里，由冰和岩石颗粒构成，密度很高，喷射出

高 1600 多公里的白色气柱。