备受瞩目的我国载人航天工程首次交会对接任务即将拉开大幕,如果把首次交会对接任务比作是一场“太空大戏”,那么神舟八号与天宫一号的对接无疑是此次演出的高潮。
　　北京飞控中心副总工程师周建亮对记者说,神八与天宫的首次“拥吻”将在3日凌晨完成。而神八与天宫要完成这惊天一“吻”其实不是那么的容易,有关专家向记者详解了两者的对接技术。

准备阶段
已进行1748次试验
　　在太空将两个航天器对接起来形成一个“组合航天器”的对接技术,是人类载人航天活动的一项关键技术。目前,世界载人航天领域使用的对接机构有两大类:一类是美国航天飞机的“异体同构周边”式对接机构,另一类是俄罗斯和欧空局ATV飞船上的“锥-杆”式对接机构。
　　“瞄准世界先进水平,我国对接机构采用了导向板内翻式的异体同构周边式构型,对接机构所有的仪器设备都安装在周边,中间留了直径800毫米的人孔通道,宇航员和货物就是从这个通道运送。”上海航天技术研究院研究员、交会对接大型地面试验系统原负责人陶建中介绍说。
　　陶建中说,对接机构在我国是一项全新技术,许多问题都是以前从未遇到的,其中最主要的技术难点有四个方面:一是如何保证两个飞行器相撞时“不撞坏、不弹开”,软硬适度；二是如何保证很多相互矛盾的动作(如推-拉、合-分等)组合在一起具有高可靠度；三是许多复杂的产品要协调安装于周边,中间留出人孔通道,如何实现系统集成；四是如何在地面充分试验、模拟天上微重力情况下的对接分离过程。
　　针对对接机构的技术难点,上海航天技术研究院805所的研制队伍进行了长达16年的科技攻关,在仿真先行、高可靠的设计技术、集成技术和地面模拟等关键技术上,一一取得了突破,目前已成功申报20多项专利。对接机构在“上天”之前,已经在地面上进行1101次对接试验、647次分离试验。

　　对接过程
分八个步骤依次完成
　　酒泉卫星发射中心发射测试站站长郭忠来介绍,神八与天宫将在地球阴影区进行交会对接,预计时间是2日深夜至3日凌晨。
　　两个航天器在太空的交会和对接是两个不同过程。陶建中介绍,当神舟八号和天宫一号在同一时刻以同样的速度到达同一个地点顺利交会,两个飞行器的速度、位置、姿态、偏差等11个参数满足对接的初始条件后,飞行器就将停止控制,让它们根据惯性进行碰撞,整个对接过程一共大约需要十分钟时间。
　　第一步是相撞。在惯性作用下,8吨重的神舟八号与8.6吨重的天宫一号以每秒0.2米左右的速度进行相撞,当神舟八号上的主动对接机构碰撞上天宫一号上的被动对接机构,对接过程正式开始。
　　第二步是捕获。当神八主动对接机构上的对接环,接到失衡传感器发出对接指令信号后,6根滚珠丝杆就会向外推出200多毫米,对接环上安装的3对捕获锁,撞到天宫被动对接机构相对应的卡板器,就会被牢牢卡住。
　　第三步是缓冲。神舟八号对接环受到撞击后,将会通过一套传动机构,联向对接机构上的摩擦自动器和电磁阻尼器,分别吸收纵向和横向的撞击能量,进行缓冲。碰撞、捕获、缓冲三个步骤共需要大约60秒时间。
　　第四步是校正。当神舟八号成功捕获天宫一号并实施缓冲后,神舟八号对接环的6根滚珠丝杆继续往外推至300毫米,同时对两个航天器的姿态、位置和偏差等进行强行校准,校准时间约需80秒。
　　第五步是拉近。校准后,神舟八号对接环的6根滚珠丝杆缓缓收缩,将两个飞行器拉近,这一过程约需240秒。
　　第六步是拉紧。神舟八号和天宫一号的对接面上,分别装了6组共12把对接锁,每把对接锁的拉力达3吨。当两者被拉近后,两个对接面的12把对接锁一一相扣。
　　第七步是密封。两个飞行器拉紧后,对接机构上的驱动电机将带动钢丝绳系统,将两个连接器面上的密封圈压缩,保持密封。
　　第八步是刚性连接。通过对接锁使两个连接器贴合,实现刚性连接,将它们组合成一体。拉紧、密封和刚性连接共需220秒。
　　未来考验
首次用“组合体飞行”
　　据陶建中介绍,神舟八号和天宫一号实现刚性连接后,将通过制动控制系统,接通两者的电气液路通道,进行信息和能源并网。连接后的“组合航天器”由天宫一号控制,神舟八号处于停靠状态,但如果出现故障,神舟八号则可以立即进行“替补”。
　　在联合飞行任务结束后,或在紧急状态下,实现两个飞行器的安全分离也至关重要。根据程序设计,对接锁可自动分离,一旦出现故障,也可手动分离,将两个对接机构掰开；此外,还可以采用火工品将对接机构炸开,实行强行分离。
　　两者进行对接后,将在太空中以“组合体”的方式运行。“这在中国航天从来没有遇到过,‘组合体飞行’不仅体积大,而且很难控制。如何使组合体以规定的姿态运行很困难,这将给姿态控制和轨道控制带来很大难度。”中国航天科技集团公司载人航天工程办公室主任童旭东告诉记者。
　　除了“组合体飞行”外,首次交会对接任务将面临“低轨道、长寿命”的考验。“以前载人航天飞行一般都会几天内结束飞行,返回地面。而交会对接任务将持续两年,天宫一号要在太空中飞行两年的时间,这将给控制带来不小的压力。”童旭东告诉记者,由于低轨运行,将会经受原子氧、大气阻力、地球磁场等一系列环境考验,这将对飞行器可靠性带来一定的难度。
　　据介绍,为了应对多种考验,航天科技集团在工程组织协调中,注重运用系统工程的管理理念,牢固掌握任务规划的重要节点,同时突出总体的牵引作用和顶层设计要求。
　　“在首次交会对接任务中,我们在管理上一是计划编制合理,具备了较强的操作性；二是处理问题更加快速和高效；三是条件保障到位。所有的办法都是为了高效率高质量地完成首次交会对接任务。我们相信通过精细化管理,能够让我们对飞行过程中的每一个细节做到可控。”童旭东说。
　本报综合新华社、中央人民广播电台报道