交会对接如何进行？ 揭秘航天器空间“深情一吻”

　　天宫1号目标飞行器与神舟8号飞船交会示意图

　　新闻背景

　　本月27日至30日，我国将择机发射“天宫1号”目标飞行器，它将和随后发射的神舟8号飞船进行我国首次空间交会对接试验。明年，还将陆续发射神舟9号、10号飞船与“天宫1号”实现交会对接。其中神舟8号是无人飞船，神舟9号是否载人未定，而神舟10号是载人飞船。

　　空间交会对接是除了载人航天器的发射并返回技术、空间出舱活动技术之外，载人航天的三大基本技术之一。迄今为止，全世界共计进行了300多次空间交会对接活动，但只有美国和苏联/俄罗斯掌握了完整的空间交会对接技术。此次，如果“天宫1号”和神舟8号“深情一吻”成功，中国将成为世界上第三个完整掌握这一技术的国家。

　　美国人先“吃螃蟹”

　　回首一：上世纪六七十年代，美苏的空间技术竞赛进行得十分激烈。而在空间交会对接技术领域，是美国人先走了一步。

　　1966年3月16日，美国双子星座8号载人飞船与改装的“阿金纳”火箭末级实现了世界上首次手动交会对接，其中，“阿金纳”火箭末级作为追踪飞行器，双子星座8号作为目标飞行器。

　　在实施空间交会对接的2个航天器中，一个称目标飞行器，一般是空间站或其他的大型航天器，作为准备对接的目标，交会对接时保持稳定状态；另一个称追踪飞行器，一般是地面发射的宇宙飞船、航天飞机等，交会对接时要通过变轨来追赶目标飞行器，实现两者的交会对接。

　　这次交会时使用的测量设备是微波雷达、电视摄像机；对接机构为“杆-锥”式结构。

　　美国航天员阿姆斯特朗和斯科特乘坐双子星座8号飞船，手动操作交会过程。对接后，飞船猛烈滚动旋转，阿姆斯特朗不得不将飞船与“阿金纳”分开。但飞船仍在滚动，改用手动控制，才使飞船稳定下来。后查明是因人为扳错开关造成姿控系统故障。为确保安全，飞船紧急返回。

　　此后，“双子星座”飞船又成功进行了3次交会对接。

　　技术解析：“杆-锥”式对接机构

　　对接机构是把两个航天器合二为一的“纽带”，具有关节的作用。目前常用的主要有“杆-锥”式和“异体同构周边”式。

　　“杆-锥”式对接机构由“杆”和“锥”两部分构成，前者为主动，装在追踪飞行器上，“锥”为被动，装在目标飞行器上。对接时杆插入锥内，然后锥将杆锁定，接着拉紧两个航天器，最终锁定两个对接面完成对接。

　　“杆-锥”式的优点是结构简单，质量较轻。其缺点是对接机构全部安装在航天器壳体内部，对接后占据较大内部空间，其承载能力也比较低。另外，在应用中需要主、被动两种机构成对使用，不具有异体同构性，通用性差。

　　苏联人完成了无人对接

　　回首二：1967年10月30日，苏联先后发射了2艘不载人的联盟号飞船——宇宙-186、188，成功进行了世界上第一次无人航天器自动交会对接。其中宇宙-186为追踪飞行器，宇宙-188为目标飞行器。它们采用“针”模拟测量系统和无通道的“杆-锥”式对接机构。

　　1967年10月27日，宇宙-186率先上天；同年10月30日，宇宙-188被发射到距宇宙-186相差24千米的轨道上。此后，先通过地面站的导引指令，使宇宙-186进行交会机动，并进行姿态调整，宇宙-188也进行姿态调整，保持与宇宙-186的相对指向。接着，这2艘飞船启动“针”模拟测量系统，即用雷达和计算机系统测量彼此之间的相对距离、相对速度、相对角速度、相对方位角，并逐渐接近。当相对距离为350米、彼此之间的相对速度降到2米/秒时，进入最终逼近阶段。在最终逼近阶段，宇宙-188利用姿态控制推力器保持与宇宙-186同轴，宇宙-186伸出可伸缩的对接探杆，插到宇宙-188的接纳锥中，实现对接。