16年自主攻关路

　　无论是目前的小型空间实验室，还是今后建设大型空间站，都离不开一个关键部件——对接机构。

　　没有它，建设空间站、维持空间站的正常运行、航天员的定期更换以及天地往返运输任务，都无从谈起。

　　交会对接成功后，两个航天器之间形成了一个直径达80厘米的圆形通道，供航天员日后在两个航天器之间自由地进出，运送空间站所必需的各种物资，完成在空间实验站内进行各项科学实验任务。

　　这个对接机构，是由中国航天科技集团公司八院研制团队历时16年艰难攻关才研制成功的。

　　目前，世界上掌握空间交会对接技术的只有俄罗斯和美国两个国家，而能够独立研制对接机构的只有俄罗斯，美国用于空间交会对接的机构一般都是向俄罗斯采购的。

　　中国要建立自己的空间站，关键部件和核心技术必须靠自己。

　　为此，在上级的大力支持下，八院以总体单位805所和总装单位149厂的研制团队为主，开始了历时16年的艰难攻关历程。

　　

　　高精度高难度的太空牵手

　　交会对接机构主要分为两部分，被动部分安装在“天宫”上，主动部分安装在“神八”上，“天宫一号”作为目标飞行器，“神舟八号”则以尾追方式与“天宫一号”进行交会对接。

　　在交会控制和对接过程中，必须完成缓冲、捕获、校正、碰撞、连接等一系列复杂的程序。对接成功后，在两个航天器之间形成与真空环境完全隔离的通道，以确保航天员的生命安全。对接后还要实施电、气、液等连接，以保证两个航天器的正常运行。

　　另外，对接后的两个航天器还须根据飞行任务要求，一直保持良好的对接状态，等在轨任务结束后，再对两个飞行器实施分离。

　　上述过程要求对接的精度非常高。当“天宫”和“神八”进行交会对接时，初始速度很快，如果以这样的高速“会面”，必然会导致“两败俱伤”。因此，在对接时，必须将两个飞行器进行减速，使其相对运行速度控制在一定范围，以达到缓冲碰撞的目的。

　　对接时，两个飞行器必须保持在一条直线上运行。当两个航天器逐步接近时，对他们的对接面及俯仰、偏航、滚动三个姿态角等要求都非常高，而只有在上述状态下，才能满足初始对接条件，最后，再通过微波、激光导航的精确控制，完成两个航天器的交会对接。在茫茫太空中进行这样高精度和高难度的对接，简直近乎苛刻。

　　任务完成后，两个航天器还要实施分离，这其实是一个交会对接的逆过程，可靠同样是确保航天员安全返回地面的关键之举。

　　解决三大问题四个难点

　　研制对接机构主要任务体现在必须解决三大问题和四个难点。

　　第一个问题是要在地面实验室里模拟一个较为庞大的太空真空环境，保证地面试验的充分；第二个问题是模拟交会对接时的初始环境条件；第三个问题是必须做到实时测试和检测对接过程中产生的力和位置的变化，以确定正确的参数。

　　四个难点主要表现在：一是两个航天器缓冲撞击的时候，必须撞得上、撞不坏、不弹开，最后咬得住，完成任务后还要分得开；二是在对接时将产生推拉、锁解、合分等许多相互作用的动作，如何将它们科学地组合好难度很大；三是两个航天器中间80厘米直径的通道，许多缆线、组件、接插座、管路都必须安装在机构的圆周边，十分有限的位置导致系统集成难度很大；四是面对太空中真空和高低温等恶劣环境，如何在地面充分试验模拟天上微重力条件下的对接分离过程。

　　刚起步时，研制团队仅靠有限的国外资料，在没有外援的情况下，开始自主研制。空间对接机构特性测试台、缓冲试验台、空间对接机构综合试验系统、空间对接机构热真空试验台这四大试验专用设备，以及六个自由度的大型试验转台等，在航天人手中一台台诞生了。

　　要在太空中实现两个飞行器的交会对接，遇到的困难是可想而知的。对接机构分系统主任设计师柏合民博士，带领对接机构设计师队伍，用了一年多时间，开展了三轮对接机构分离角速度技术攻关，进行了数百次试验，实现了对接机构连接分离关键技术高指标要求；陶建中高工退休后仍然奋战在型号研制第一线，亲自担任综合台项目负责人，组织综合台研制团队克服技术要求高、研制周期紧、关键技术多等重重困难，在短短两年半时间内，攻克了高低温温场软罩、运动模拟器、大回路控制系统等技术难关，完成了综合台研制并交付使用，为对接机构突破捕获缓冲关键技术作出了贡献。

　　俄罗斯和欧空局的航天专家在现场参观了上述设备后一致称赞：“这是当今世界上最高水平的对接机构地面试验设备。

　　要与国际空间站接口通用

　　经过不懈努力，研制团队终于在1999年我国第一艘无人飞船发射成功之时，拿出了第一套对接机构原理样机。对接机构终于从无到有，从图纸上的设计图样变成了实物。

　　设计要求，我国研制的对接机构必须与国际空间站的接口通用。

　　于是，八院选择了难度较大的异体同构式对接机构作为研制对象，进行技术攻关。对接机构在设计、制造、工艺、装配、检测、试验等诸多环节，都面临技术上的突破，极具挑战性。

　　对接机构中有百余个进行测量的传感器，几个接发指令的控制器，十几台电机传动着上千个齿轮和轴承，进行力的传递。而接插件、电缆紧固件等有上万个，姑且不说设计制造加工，就单单这些种类繁多的接插件、紧固件已经让人感觉眼花缭乱了。

　　再看对接机构上的各种各样的编织电缆线更是密密麻麻，当然，这上面最关键的是十几把锁钩。正是这些力大无比的锁钩，能够产生几十吨的力将目标飞行器牢牢抓住并锁定。

　　八院149厂的对接机构总装团队在数年时间里，经过地面成百上千次对接试验和分离试验，充分验证了对接机构对接和分离的可靠性。

　　研制团队共拿出了热控样机、能力样机、鉴定样机各5套，使得八院的对接机构研制进度始终与“天宫”和“神八”的进度同步，确保了目标飞行器总体和飞船总体地面对接各项试验的正常进行。

　　最后，研制团队又拿出多套正样产品、备份产品，保证了这次“天宫”和“神八”的交会对接飞行试验，以及今后将要开展的交会对接试验所需。他们不仅收获了中国载人航天丰硕的成果，更为我国空间站的建设奠定了坚实的基础。 游本凤 韩灿锋

来源：中国航天报