Dokování a kotvení kosmických lodí je spojením dvou kosmických lodí . Toto spojení může být dočasné nebo semipermanentní, jako například u modulů vesmírných stanic. V angličtině pojmy „ kosmická loď dokování “ a „ ukotvení kosmické lodi “ znamenají různé procesy setkání a spojení vesmírných lodí. V ruštině se v obou případech používá termín „ kosmická loď dokování “ .
Dokování kosmických lodí je chápáno jako proces autonomního setkání, vrcholící spojením dvou dříve samostatně létajících kosmických lodí [1] [2] [3] .
Ukotvení kosmické lodi odkazuje na operace vynuceného setkání, kdy je neaktivní modul/vozidlo zachyceno, vytaženo a poté instalováno do dokovacího portu jiné kosmické lodi pomocí robotické paže . V případě ISS je použito robotické rameno " Kandarm2 " [ 4 ] . Vzhledem k tomu, že v opačném procesu - odkotvení operací kosmických lodí , je zapojeno i mechanické rameno ovládané z ISS , a jedná se o pracnou a dlouhou operaci, není způsob vyvázání vhodný pro rychlou evakuaci posádky, v případě nouze [5] .
Spojení (spojení) dvou objektů v prostoru může být „měkké“ nebo „tvrdé“. Vesmírná loď obvykle nejprve provede měkké spojení, vytvoří kontakt a uzamkne svůj dokovací konektor do konektoru cílového vozidla. Po navázání měkkého spojení a kontrole tlaku uvnitř obou lodí začíná přechod na tuhou spojku, kde dokovací mechanismy utáhnou dokovací uzly lodí a vytvoří vzduchotěsný uzávěr. Po vyrovnání tlaku uvnitř lodí posádka otevře vnitřní poklopy pro přesun posádky a nákladu.
Dokovací schopnost kosmické lodi závisí na schopnosti obou kosmických lodí najít se navzájem a udržet stanici na stejné oběžné dráze. Toto bylo poprvé vyvinuto Spojenými státy pro projekt Gemini . Posádka Gemini 6 se měla v říjnu 1965 setkat a ručně zakotvit pod velením Waltera Schirry s neřízeným cílovým vozidlem Agena, ale Agena během startu explodovala. Na revidované misi Gemini 6A Schirra úspěšně dokončil schůzku v prosinci 1965 s posádkou Gemini 7 , která se přiblížila na 1 stopu, ale nebylo možné zakotvit mezi dvěma kosmickými loděmi Gemini. První dokování s Agenou bylo úspěšně dokončeno pod velením Neila Armstronga na Gemini 8 dne 16. března 1966. Ruční dokování byla provedena na třech následujících misích Gemini v roce 1966.
Program Apollo zahrnoval dokování a odpojování na oběžné dráze Měsíce, aby přistáli lidé na Měsíci a přivedli je zpět. Aby to bylo možné, poté, co byly obě kosmické lodě vyslány z oběžné dráhy Země na Měsíc, musel být Lunar Lander Module (LM) nejprve odpojen od mateřské kosmické lodi Apollo Command/Service Module (CSM). Poté, po dokončení přistání modulu na Měsíci, museli dva astronauti v LM před návratem na Zemi znovu vzlétnout z Měsíce a zakotvit s CSM na oběžné dráze Měsíce. Kosmická loď byla navržena tak, aby umožnila posádce pohybovat se uvnitř vozidla přes přechod mezi přídí velitelského modulu a střechou lunárního modulu. Tyto manévry byly poprvé předvedeny na nízké oběžné dráze Země 7. března 1969 na Apollu 9 , poté na oběžné dráze Měsíce v květnu 1969 na Apollu 10 a poté na šesti dalších přistávacích misích na Měsíci.
Na rozdíl od Spojených států, které v programech Apollo, Skylab a Space Shuttle používaly ručně ovládané dokování s posádkou , Sovětský svaz používal automatizované dokovací systémy od samého počátku svých pokusů o dokování. První takový systém, Igla , byl úspěšně testován 30. října 1967, kdy dvě testovací vozidla Sojuz Kosmos-186 a Kosmos-188 automaticky zakotvila na oběžné dráze [6] [7] Jednalo se o první úspěšné dokování. Poté začal vývoj procesu připojování pilotovaných kosmických lodí. Testy byly provedeny 25. října 1968 s kosmickou lodí Sojuz-3 na neřízené kosmické lodi Sojuz-2 ; pokus o dokování byl neúspěšný. 16. ledna 1969 mezi Sojuzem-4 a Sojuzem-5 byl úspěšný. Tato raná verze kosmické lodi Sojuz neměla vnitřní přenosový tunel , ale dva kosmonauti provedli výstup do vesmíru a přešli přes vnější plášť z kosmické lodi Sojuz 5 do kosmické lodi Sojuz 4.
V 70. letech 20. století Sovětský svaz modernizoval kosmickou loď Sojuz tak, aby zahrnovala vnitřní dopravní uzel , který sloužil kosmonautům k průjezdu během programu vesmírné stanice Saljut , s první úspěšnou návštěvou vesmírné stanice 7. června 1971, kdy „ Sojuz 11 byla připojena k Saljutu 1 . Spojené státy tuto operaci zopakovaly a v květnu 1973 také připojily svou kosmickou loď Apollo k vesmírné stanici Skylab . V červenci 1975 obě země spolupracovaly na testovacím projektu Sojuz-Apollo , kdy byla dokována kosmická loď Apollo s kosmickou lodí Sojuz. Současně byl použit speciálně navržený dokovací modul vzduchové komory pro hladký přechod z atmosféry bohaté na kyslík kosmické lodi Apollo do sondy Sojuz, ve které se složení atmosféry blížilo pozemské.
Počínaje Saljutem 6 v roce 1978 začal Sovětský svaz používat bezpilotní nákladní kosmickou loď Progress k zásobování svých vesmírných stanic na nízké oběžné dráze kolem Země, což značně zvýšilo pobyty posádky. Jako vesmírná loď bez posádky se Progress plně automaticky připojil k vesmírným stanicím. V roce 1986 byl dokovací systém Igla nahrazen modernizovaným systémem Kurs na kosmické lodi Sojuz. O několik let později obdržela stejný upgrade kosmická loď Progress [6] . Systém Kurs byl dosud (údaje z roku 2019) používán pro dokování s ruským orbitálním segmentem ISS .
(v anglických článcích se používá termín „kotvení“, v ruském překladu termín „dokování“)
Kotvení v prostoru je zachycení, vytažení a instalace v dokovací stanici nebo v nákladovém prostoru jakýchkoliv předmětů [8] . Těmito objekty mohou být kosmické lodě nebo užitečné zátěže, které lze zachytit pro údržbu/vrácení pomocí systému vzdáleného manipulátoru [9] [10] .
Dokovací stanice/pull-up zařízení mohou být buď neandrogynní (asymetrické, např. pin-socket) nebo androgynní (symetrické, identické). To určuje, zda lze nebo nelze připojit pár dokovacích modulů.
Rané spojovací systémy kosmických lodí byly navrženy pro neandrogynní dokovací systémy. Neandrogynní designy jsou variantou takzvaného „gender coupling“ [2] , kdy každá dokovací kosmická loď má jedinečný design („muž“ nebo „žena“) a hraje specifickou roli (pasivní nebo aktivní) v procesu dokování. . Tyto role nelze zaměnit. V této dvojici nelze ukotvit dvě kosmické lodě stejného „pohlaví“.
Na rozdíl od toho má androgynní dokovací stanice (stejně jako androgynní dokovací stanice) stejné rozhraní na kosmické lodi i na dokovacích zařízeních. Androgynní rozhraní používá jediný design, který umožňuje dokovací stanici připojit se k přesně stejné dokovací stanici. To umožňuje měnit role (aktivní na pasivní) a také poskytuje možnost záchrany a společného provozu libovolné dvojice kosmických lodí [2] .
| Ilustrace | název | Metoda | Přítomnost vnitřního přechodu pro posádku | Typ |
|---|---|---|---|---|
| Dokovací systém Gemini | Dokování | Žádný vnitřní přechod | asymetrický (neandrogynní) | |
| Dokovací systém Apollo | Dokování | Je zde vnitřní průchod | asymetrický (neandrogynní) | |
| Ruský dokovací systém (RSS) | Dokování | Žádný vnitřní přechod [11] | asymetrický (neandrogynní) | |
| Dokovací systém "Kontakt" | Dokování | Žádný vnitřní přechod | asymetrický (neandrogynní) | |
| SSVP-G4000 | Dokování | Je zde vnitřní průchod | asymetrický (neandrogynní) | |
| APAS-75 | Dokování | Je zde vnitřní průchod | symetrický (androgynní) | |
| APAS-89 | Dokování | Je zde vnitřní průchod | symetrický (Sojuz TM-16), asymetrický ( dokovací stanice stanice MIR [12] [13] ) | |
| APAS-95 | Dokování | Je zde vnitřní průchod | symetrické (Shuttle, Zarya a PMA-1), asymetrické (PMA-2 a PMA-3) | |
| SSVP-M8000 ( hybridní dokovací systém ) | Dokování | Je zde vnitřní průchod | asymetrický (neandrogynní) | |
| Jediný dokovací mechanismus | Kotvení | Je zde vnitřní průchod | asymetrický (neandrogynní) | |
| Čínské dokovací zařízení | Dokování | Je zde vnitřní průchod | symetrický ( Shenzhou ) asymetrický ( Tiangong-1 ) | |
| Dokovací systém | Dokování a kotvení | Je zde vnitřní průchod | symetrické ( užitkové vozy , Orion ) asymetrické ( IDA ) | |
| Mezinárodní pasivní-aktivní dokovací mechanismus | Dokování a kotvení | Je zde vnitřní průchod | symetrický (androgynní) |
Dokovací adaptér nebo adaptér chapadla je mechanické nebo elektromechanické zařízení, které usnadňuje připojení dokovacích stanic (CS) nebo snímacích zařízení (PC) vybavených různými typy rozhraní. Ačkoli by takovými rozhraními mohly být teoreticky dvojice SU-SU, SU-UZ nebo UZ-UZ, ve vesmíru byly dosud nasazeny pouze první dva typy. Dříve vydané a plánované adaptéry jsou uvedeny níže:
ASTP dokovací modul
Adaptér těsnění (PMA)
Mezinárodní dokovací adaptér (IDA)
Mechanismus měkkého zachycení (SCM) přidaný v roce 2009 k Hubbleovu vesmírnému dalekohledu . SCM umožňuje kosmickým lodím s posádkou i bez posádky pomocí dokovacího systému NASA (NDS) připojit se k HST.
NASA zvažovala způsoby, jak připojit vozítko Crewed Mars k obytnému modulu na Marsu nebo k návratovému modulu [20] .