太空之吻

钱炜

11月1日5时58分07秒，中国“长征二号F”遥八运载火箭在酒泉卫星发射中心载人航天发射场点火起飞，将“神舟八号”飞船发射升空。13分53秒后，中国载人航天工程总指挥常万全宣布：“神舟八号”飞船发射任务圆满成功！至此，已经飞行一个多月的中国首个目标飞行器“天宫一号”开始静静等待着与“神舟八号”的“太空之吻”。

今年以来，国际航天界一片阴霾：俄罗斯遭遇了一年4次火箭发射失败；美国航天飞机计划黯然终结使命；国际空间站宣告将于2020年停止运行坠入大海。在此形势下，“天宫一号”与“神舟八号”的交会对接，让人感到国际航天事业开始进入“中国时间”。

至关紧要的一“吻”

“交会”“对接”，一个多月的时间里，一个万众瞩目的航天项目让这两个词成为家喻户晓的热词。

空间交会对接如何进行？“天宫一号”和“神八”先后发射到太空，在交会对接之前，二者都各自绕地球轨道运行。它们最终要完成四个步骤：地面引导、自动寻的、最后逼近，交会对接。其中的前两步，由地面雷达及GPS进行远程导引，使两个飞行器之间的距离接近到几百公里至100公里左右；其后，二者通过航天器搭载的摄影机、对接敏感器等装备而继续靠近，并实现最后逼近。在最后的交会对接过程中，美国一般采用航天员手动方式控制近距离交会对接，而俄罗斯则更多地用自动方式，在自动对接失败后再采用手动对接。

中国的“天宫一号”和“神八”将采用自动对接的方式，就是依靠各自的传感器建立双向导航，最终对接在一起。

人们喜欢把“天宫一号”与“神八”的对接，浪漫地形容为“接吻”。实际上，这个比喻是非常贴切的。因为“天宫一号”和“神八”的对接采用的是“异体同构模式”，就是说，二者“口型”一致，就像两张嘴巴贴合在一起。

異体同构模式是目前比较先进的对接技术，而另一种对接模式则是“杆-锥”式结构，即一个航天器的对接口内有“接收锥”，而另一个航天器上装有对接“碰撞杆”，依靠“杆”和“锥”之间的耦合，将两个飞行中的航天器连接在一起。相比之下，异体同构的优势在于，没有主动与被动之分，这有利于救援；其次，异体同构的对接口可以做得比“杆-锥”对接口的直径大，因而更加畅通，适宜大质量航天器间的对接。

交会对接的过程说起来似乎很简单，但实际上是一项非常复杂的技术。到目前为止，尽管在人类航天历史上已经进行了300多次对接，但就在去年还出现过交会对接的故障。因此，交会对接被业界认为是继航天员太空出舱之后，需通过多次发射和试验来攻克的又一道技术难关。

载人航天领域有三大基本技术：载人航天器的天地往返技术、空间出舱活动技术和空间交会对接技术。目前，中国已经掌握了其中的前两项。眼下，“天宫一号”与“神八”的对接，将使中国向最后一项基本技术迈进。迄今为止，全世界只有俄罗斯与美国完全掌握了交会对接技术，一旦“天宫一号”与“神八”交会对接成功，中国将成为世界上第三个独立地掌握这一技术的国家。

一个完整的国际空间站是多次“拼装”而成的。它由13个舱、7段桁架结构、4对巨型太阳电池翼和1个移动服务系统组成，所有这些组成部分都需要通过多次对接而建成。可见，如果没有交会对接，空间站的建设几乎无法进行。

太空战略的一步

早在1992年，中国政府就决定实施载人航天工程，并确定了“三步走”的发展战略:第一步是载人飞船阶段，即要建立一个大系统，把航天员送上天，安全运行，并准确返回中国领土之内。“神五”“神六”载人飞船完成的就是这个任务。第二步是突破航天器的交会对接技术，并发射一个8吨级的空间实验室，解决有一定规模的、短期有人照料的空间应用问题，这正是眼下正在完成的过程。第三步是到2020年之前，建造载人空间站，解决有较大规模的、长期有人照料的空间应用问题。

“天宫一号”是中国第一个空间实验室。但中国为什么要发展空间站？中国载人航天工程首任总设计师王永志撰文表示，从1971年苏联发射“礼炮”1号试验性空间站开始算起，到国际空间站计划使用至2020年左右的50年间，载人航天领域唯一没有间断的活动，就是空间站的建设和应用。目前，在载人航天领域唯一能够凝聚16个国家共识的，也只有国际空间站计划。

以建设空间站或空间实验室为主线发展载人航天，已成为当今世界各航天大国的共识。它可以作为最为重要的空间试验平台，开展空间应用和科学实验；同时，也可为未来更加长久、更大规模、直至飞向地外天体等的载人航天活动打造技术基础和积累工程经验。

神舟飞船首任总设计师戚发轫表示，航天技术发展的长远目标，是可以像电影《阿凡达》所描绘的一样，让人类移民到别的星球上去生活。而人类可以长期居住的空间站，无疑是通往这一宏大目标的第一个中转站。

空间站的建设意义非凡，同时，它的命运则取决于一个国家的太空战略，也与一国的经济实力和其国内外政治形势息息相关。冷战时期，为了在政治上击败苏联，美国不惜一切代价实施“阿波罗登月计划”，研制了“阿波罗”登月飞船和迄今为止推力最强的土星—5运载火箭，风头一时无出其右者。

然而，美国的太空战略比较跳跃，缺乏继承性，在此之后，并没有继续研究载人飞船和大运载火箭，而是转向可重复使用的天地往返运输器——航天飞机。在研制航天飞机时，又过分强调技术先进性，而忽视安全性和可靠性，留下诸多隐患，以至于出现“挑战者号”和“哥伦比亚号”两次失事，为美国的航天飞机计划留下浓重的阴影。另一方面，与空间站和宇宙飞船相比，航天飞机在烧钱方面简直就是个只进不出的黑洞。以上种种原因，造成美国的航天飞机项目终于在今年7月随着 “阿特兰蒂斯”号的终结之旅而宣告谢幕。

前苏联则一直将注意力放在空间站、航天服和交会对接技术上，并成功建造过8个空间站，这些空间站目前皆已寿终正寝。随着1991年苏联解体，其继承者俄罗斯无力继续建造新的空间站，而美国于1984年启动的空间站计划也迟迟未能成形。美国有钱，俄罗斯有技术，于是，两个大国各取所需，一拍即合，把空间站转化成一个联合研究计划，并吸引了欧空局、日本和加拿大前来参加。

今年7月，俄罗斯太空官员宣布，在2020年国际空间站的使用寿命到期后，将它沉入大海。去年，美国总统奥巴马正式公布了美国的“新太空探索计划”，表示将放弃小布什之前制定的旨在重返月球的“星座计划”，将火星作为美国载人航天计划的目的地。根据这一目标，美国宣布开始重拾载人飞船与重型运载火箭的研究。

从各国宣布的计划看，到2020年，中国的空间站将可能成为太空中飞行着的唯一的空间站。为了给发射空间站做准备，中国目前正在研制“长征五号”重型运载火箭，并在海南省文昌市建立新的发射基地。因为中国现有的飞船及“天宫一号”的运载能力都只有10 吨，而2020年中国要发射的空间站将达20 吨左右——这还仅仅是核心舱。未来的中国空间站还将与一个载人飞船、一艘货运飞船以及两个实验舱交会对接，预计总重量将达60吨～100 吨。

在空间站建成之后，中国的载人航天将往何处去？对此，戚发轫透露说，目前对此讨论很多，但还没有确定。中国已进行了月球探测，下一步将对火星和金星展开探测，但中国的载人登月计划还在论证中。

（部分资料参考《国际太空》2011年第9、10期，《中国载人航天发展回顾及未来设想》，戚发轫著）