交会对接：浪漫诗情在碧霄

赵君鹏

2022年7月25日，在茫茫太空，问天实验舱成功对接天和核心舱前向端口，这并不是中国航天器第一次上演“太空之吻”。早在2011年11月3日，神舟八号飞船就与天宫一号空间实验室成功交会对接。迄今为止，神舟系列飞船已经多次圆满完成交会对接任务，有力推进了中国空间站的建设。

人类最早的空间站结构单一，只能连接载人飞船，用于运送氧气、食品等物资，它空间小，寿命短，设备维修难。后来，人们在空间站上添加了一个对接口，这让它增加了空间，也延长了使用寿命。

现代空间站是多个模块的组合，这使空间站的功能更齐全，寿命更长，也方便设备的拆卸和修理。经过多年的探索，拥有包括测控、全球导航定位、地面支持、火箭运载、发射场、回收场等完备体系的中国航天也发展到空间站模块组合阶段。中国天宫实验站由天和核心舱、问天实验舱、梦天实验舱组成，首先发射天和核心舱，然后对接问天实验舱和梦天实验舱，最终组成T字形结构，这离不开交会对接技术。

交会对接是让两个航天器在空间轨道上会合，并且在结构上连成一个整体的技术。掌握这项技术，才能实现航天站、航天飞机、太空平台和空间运输系统的空间装配、回收、補给、维修、航天员交换与营救。

顾名思义，交会对接分交会和对接两步。交会就是追踪航天器靠近目标航天器的过程，它的关键在于精准控制追踪航天器的轨道，实时获知追踪航天器和目标航天器的相对位置与速度。这要求追踪航天器在预定时间准时升空，否则地球自转会带着它偏离预期目标，无法进入预定轨道。适合火箭发射的时间范围被称为“窗口期”，执行运送追踪航天器任务的火箭，发射时间差只能在正负一秒之内，不允许有任何延误。

以2022年7月发射问天实验舱为例，直接将问天实验舱发射到天和核心舱附近，既费时又费力，所以先将问天实验舱发射到比天和核心舱低一些的轨道运行，然后利用制导技术多次调整其轨道倾角和其他参数，让它逐渐转移到天和核心舱所在的轨道。问天核心舱逐渐抬高轨道，它与天和核心舱的距离和相对速度也随之逐渐减小，最终两者的轨道高度相同，相对速度为零，相对位置也以厘米计算。此时。交会结束，对接开始。

对接就是两个航天器在舱体结构上合二为一。高速飞行的大型航天器即使以较小速度接触，冲击能量也非常大。在实际操作中，怎样消除这些冲击能量呢？

在地面精准控制下，问天实验舱缓缓接近天和核心舱，它的主动对接机构伸出对接环，迅速抓住天和核心舱上的被动对接机构。此时，问天实验舱和天和核心舱会有一定的姿态偏差和晃动，对接机构内部的各类弹簧元件、可控阻尼器会缓冲、消耗能量，矫正姿态偏差。稳定之后，对接环收回，对接锁锁紧，电路、液路等对接通道连通，问天实验舱与天和核心舱的刚性连接完成。

航天器达到第一宇宙速度后实现轨道飞行，此后速度只与轨道的高度相关。北斗全球导航的应用，使得精确实时的轨道测定成为可能，这省去了与地面的频繁联系，大大缩短了制导的时间。追求技术进步永无止境，自主交会对接技术是当前科学家正在研究的课题。犹如投出篮球后，让篮球根据篮球场的气流、温度、湿度自动调整方向，实现快速精准投篮，航天器利用数据自主决定飞行方向，依靠自身的测控系统完成交会对接任务，期间没有地面测控站的参与，这将大大提高交会对接的效率。

“晴空一鹤排云上，便引诗情到碧霄。”问天实验舱与天和核心舱的交会对接过程宛如一气呵成的浪漫诗篇，快、准、稳的背后，是中国航天人的不懈努力和中国航天科技的不断进步。