为什么飞船要在太空进行交会对接

　　作者：高云峰

　　2009年10月18日 ，俄“进步M-03M”货运飞船与国际空间站成功对接。那么，你知道吗，为什么飞船要在太空进行对接？

　　“神舟八号”“神舟九号”“神舟十号”相继与“天宫一号”成功交会对接后，交会对接一时成为很多人关注的话题。为什么航天器要在太空中进行交会对接呢？

　　由于科学研究的需要，空间站的尺寸十分巨大。例如，“国际空间站”由航天员居住舱、实验舱、服务舱、对接过渡舱、桁架、太阳翼等部分组成，长109米，宽（含翼展）73米，总质量约420吨。无论是什么型号的运载火箭，都不可能一次把数百吨的空间站运送到轨道上，所以只能将各舱段分批发射，然后在太空利用交会对接技术搭建起来。所以交会对接技术是建设空间站的基础。

　　在其他太空活动中，比如为长期在轨道上运行的空间站运送航天员和提供物资补给，或在轨航天器之间的互访、物资转运或紧急救生等，也要用到交会对接技术。在未来的深空探测等航天活动中，交会对接技术同样是不可或缺的。

　　航天器的交会对接是指两个航天器在空间轨道上会合，并在结构上连成一个整体的技术，是实现空间站、航天飞机、太空平台和空间运输系统等的空间装配、回收、补给、维修、航天员交换及营救等在轨服务的先决条件。

　　在空间交会与对接的两个航天器中，一个称目标飞行器，一般是空间站或其他大型航天器，是准备对接的目标；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，是与目标飞行器对接的航天器。例如“天宫一号”就是目标飞行器，而“神舟十号”就是追踪飞行器。

　　交会对接时，最主要的困难在于两个航天器都在以7千米每秒以上的速度运行，它们的相对位置和速度都必须精确控制，否则可能会彼此错过甚至追尾碰撞。

　　航天器执行交会对接，可分成四个步骤：远程导引段、近程导引段、最终逼近段和对接停靠段。在开始的远程导引段，在地面测控的支持下，追踪飞行器经过若干次变轨机动，进入到追踪飞行器上的敏感器能捕获目标飞行器的范围（一般为15～100千米）。在近程导引段，追踪飞行器根据自身的微波和激光敏感器测得的与目标飞行器的相对运动参数，自动引导到目标飞行器附近的初始瞄准点（距目标飞行器0.5～1千米）。进入最终逼近段，追踪飞行器首先捕获目标飞行器的对接轴，对接轴线不沿轨道飞行方向，要求追踪飞行器在轨道平面外进行绕飞机动，以进入对接走廊。此时，两个飞行器之间的距离约100米，相对速度约1～3米/秒。最后的对接停靠段，追踪飞行器利用由摄像敏感器和接近敏感器组成的测量系统精确测量两个飞行器的距离、相对速度和姿态，同时启动小发动机进行机动，使之沿对接走廊向目标最后逼近。在对接前关闭发动机，以0.15～0.18米/秒的停靠速度与目标相撞，最后利用栓—锥式或异体同构周边式对接装置，使两个飞行器在结构上实现硬连接，完成信息传输总线、电源线和流体管线的连接。

　　自20世纪60年代以来，美国、俄罗斯（苏联）、中国、日本等国总共实施了300多次航天器交会对接，其中俄罗斯（苏联）进行的次数最多。目前，完全独立拥有空间交会对接技术的国家有美国、俄罗斯和中国。

　　1966年3月，美国航天员阿姆斯特朗和斯科特驾驶“双子星座8号”飞船，与经过改装的一个火箭第三级无人舱体，进行了人类历史上首次载人空间交会对接。从1964年到1966年，“双子星座号”系列飞船通过了2次无人和10次 载人飞行，验证了多种交会对接方式和技术，为阿波罗探月活动的顺利进行做好了充分准备。美国航天器的交会对接多采用手动方式，这主要全面考虑技术的把握性、安全可靠性和成本经济性等诸多因素。

　　俄罗斯（苏联）是进行航天器交会对接最多的国家，多采用自动对接技术。1967年，第一次无人航天器自动交会对接就是由苏联的两艘“联盟号”飞船完成的。“联盟号”飞船至今仍在服役，它和“进步号”货运飞船已经执行过200多次交会对接任务。

　　与其他任务一样，交会对接也不能保证每次都获得成功。美国交会对接发生过两次故障：一次是“双子星座9号”与“阿金纳”目标飞行器对接时发生故障；另一次是“阿波罗14号”飞往月球过程中，在指令舱与登月舱对接时，由于对接机构材料原因，出现多次对接失败，直到第六次试接才获得成功。俄罗斯交会对接的失败给人们留下深刻印象。1997年6月24日，“进步M-34号”货运飞船脱离“和平号”空间站对接口，飞离了空间站一段距离，次日该飞船飞回来再次逼近空间站时，由于制动控制部件失灵，飞船没有及时对航天员指令做出响应，直接撞到“和平号”的“晶体”舱上。2010年，俄罗斯两艘“进步M号”货运飞船与“国际空间站”进行自动对接时也先后失败，后来采取了改进措施才获得成功。

　　关键词：交会对接

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