[科普中国]-“天神合一”从对接开始：周边式对接机构解析

此刻，在距离地球393千米高度轨道上，已完成“天神合一”的天宫二号空间实验室与神舟十一号载人飞船组合体正以2万8千千米时速飞行。两个相对速度由每秒7800米降至0.2米的空间飞行器在经过相隔5000米、400米、120米和30米四个停泊检查节点后，利用微波、激光等多种对接指引技术，最终实现中国又一次空间自动交会对接。一系列的空间探索任务由完美的对接开始……将两个重达八吨、以高速飞行的金属舱体在“悄无声息”间“撮合”到一起，空间对接机构装置可谓居功至伟。如同地面上两列高铁列车进行编组一样，其中一个对接体会选择合适姿态来静静等待另一对接体的到来；不同的是，空间对接时，两个对接体在选择较小相对速度的同时，各自还将保持宇宙空间内的高速运动。空间对接机构的作用就是将两个舱体最终紧紧钩锁在一起。这类空间对接机构主要分为：杆-锥式对接机构和周边式对接机构。杆-锥式对接机构的优点是结构简单、自身质量和外形较小。缺点则是通道狭小，不能为航天员提供进出通道，且每个部分功能不能互换。为了能使航天员和货物方便的直接通过对接后形成的通道进出对接航天器系统，苏联和美国于1975年共同研发了导向瓣外翻的周边式对接机构，并在此后相继研发了改进型号APAS-89和APAS-95，以应对越来越重、越来越大的航天飞机、货运飞船及载人飞船与空间站对接的问题。周边式对接机构由均匀分布在捕获环上的三个导向瓣和捕捉锁实现捕获，再用一套传动机构实现拉紧。刚性连接方式与杆-锥式对接机构类似，但在对接机构中间留出了一个通道。航天员与空间站货物正是通过这个“生命通道”往来于空间站与运输飞船。目前中国航天器采用的周边式对接机构是由中国人自主研发并生产的。对接机构装置如同不同电器间实现互通的转换接口一样，为能源和信息的交流提供保障。明年我国将首次发射天舟货运飞船，实现对天宫实验室进行燃料和物资的补给试验。诚然，对接机构装置对于大型空间站以及深空探测活动同样作用重大。不同航天组织间也需要利用统一的对接装置完成航天器的对接任务。对接机构装置将运输飞船和空间站紧密联系在一起，还将使在深空探测旅程中的不同航天器的交会过程变得简单。可以设想，在月球表面行驶的载人月球车与月球基地舱室顺利对接的场景；在我们去往火星的旅程中，随即赶上的运输飞船为我们送来急需给养；亦或是与围绕木星飞行，等候我们多时的探测飞船对接的那一刹的激悦心情，这一切无不是建立在航天基础技术之上。未来帮助人类实现深空探测梦想的可能是建立在不同标准之上的对接技术，然亦可谓“殊途同归”。（资料来源：《知识就是力量》杂志社）专家：鲁暘筱懿，行星物理博士，中国天文学会会员，主要研究方向为行星物理学和月球科学转载请注明来自“科普中国”。