[科普中国]-空间对接机构

基本概念

空间对接机构，是实现空间飞行器间在轨的机械连接，建立航天器联合飞行的组合体和安全分离的系统。空间对接机构的任务是在对接初始条件范围内，实现两航天器的对接、保持对接和分离。空间对接是现代复杂航天器长期在轨运行期间不可缺少的操作，是载人航天活动必须掌握的一项基本技术。1

分类根据载人与否，空间对接机构可分为两大类：载人大型对接机构和非密封小型对接机构。其中：载人大型对接机构主要实现大型航天器对接，并建立密封通道，用于人员和货物的通行；非密封小型对接机构一般多用于卫星在轨服务、在轨捕获等领域。1

用途空间对接机构的用途可归纳为以下4个方面。

物资补给与人员轮换通过交会对接，为长期运行的载人空间站提供物资补给和人员运输服务，这是空间交会对接最主要和最频繁的任务应用，也是空间站建造和持续运行的基础。通过载人飞船、货运飞船和航天飞机与空间站的交会对接，可完成对空间站的给养补充、人员轮换、设备维修、部件更换、燃料加注，以及应急救援等任务。如欧空局自动转移飞行器（ATV），日本希望号转移飞行器（HTV）以及龙飞船与国际空间站的对接等。

大型航天器或平台在轨装配大型航天器或平台包括大型空间站和大型深空探测器等。因结构复杂，尺寸大，其重量已超过目前的运载火箭能提供的运载能力，采用一次发射的方式已不能满足大型航天器入轨的任务需求。通过空间交会对接技术进行在轨装配，能将多次发射的航天器连接装配为一个整体，并可持续扩展或进行构型重组和构型优化，实现大型轨道复合体，如国际空间站（ISS）和我国空间站的建造。

航天器在轨服务通过空间交会对接，可对航天器进行在轨监测、燃料补加、部件替换维修和载荷升级等操作，有效地延长航天器在轨寿命，提高工作性能，降低任务综合成本。如2007年，美国轨道快车（OE）项目开展了自动交会对接技术支持下的在轨服务试验，用SRC研究公司研制的轨道快车捕获系统（OECS）成功进行了电源等在轨可更换单元（ORU）的在轨更换。

探测器飞行过程构型优化利用空间交会对接技术可进行载人登月和深空探测任务中的航天器在轨组建及构型优化，最终实现系统优化并保证任务的可行性。通过多次发射和交会对接技术，在地球、行星、月球轨道上或拉格朗日点完成航天器的组装，可降低对单发运载火箭能力的需求，特别是对如火星以及更远的载人登陆任务来说，这是在目前技术水平上保证工程可实现的最佳甚至是唯一途径。1