中國首次空間交會對接

　　“神七”實現(xiàn)“太空行走”后，中國的空間站距離我們越來越近了。即將發(fā)射的“天宮一號”和“神八”將拉開中國空間實驗室的序幕，它們將與之后發(fā)射的“神九”、“神十”組成我國的第一個空間實驗室。這個空間實驗室的主要任務(wù)并不是為了進行空間實驗，而是為了解決載人航天飛船和空間飛行器的交會對接問題，為今后“天宮二號”、“天宮三號”空間實驗室的空間科學(xué)、航天工程、航天醫(yī)學(xué)試驗和今后載人空間站的建立奠定基礎(chǔ)。
　　
　　什么是交會對接？
　　
　　人們在談起空間交會對接時總是將它們連在一起，好像是一回事，實際上它是兩個過程，即是空間交會和空間對接的總稱?？臻g的交會對接就好像人生的戀愛和結(jié)婚一樣，是有聯(lián)系但性質(zhì)上又不完全相同的兩回事。 空間交會是指兩個或兩個以上的航天器，通過軌道參數(shù)的調(diào)整，在空間軌道上按預(yù)定位置和時間“相會”的過程。通常只要交會的航天器相距在一定距離范圍以內(nèi)（例如300米），就算實現(xiàn)了交會。對接是指它們“相會”后，通過專門的對接裝置將兩個航天器連接成一個整體。交會的航天器不一定對接，但是需要對接的航天器則一定要首先實現(xiàn)交會，而且交會還必須達(dá)到對接所要求的精度。
　　
　　交會對接促進了載人航天
　　
　　回顧一下載人航天的歷史，我們可以看到：無論是美國還是俄羅斯都與我國一樣，經(jīng)過發(fā)射單個飛船、空間實驗室、空間站3個階段。在這個過程中，最主要的一項技術(shù)就是交會對接技術(shù)。可以說沒有交會對接技術(shù)的發(fā)展，就沒有載人航天的發(fā)展。可以想象一下，哪個火箭有這樣大的推力可以將像國際空間站這樣的龐然大物發(fā)射到太空？國際空間站的建成，都是靠交會對接將一個個艙段與空間站的主構(gòu)架連接在一起的；國際空間站的應(yīng)用，也是通過交會對接將航天員和物質(zhì)一次次地送到國際空間站，使他們發(fā)揮作用。目前我國火箭近地軌道最大運載能力僅為9.2噸，不僅無法將體積更大、重量更重的空間實驗室發(fā)射升空，也滿足不了空間實驗室在運行期間所需大量物資的運輸要求。
　　根據(jù)航天器空間交會對接技術(shù)的發(fā)展過程，可將其在載人航天活動中所起的主要作用歸納為以下幾個方面。
　　首先，它是空間站和載人飛船維持正常運行的必要條件。航天員定期的更換、飛行所需的燃料、航天員的食物、科研生產(chǎn)原材料的補給和取回、儀器設(shè)備的更換與維護、在飛行軌道上為其他應(yīng)用衛(wèi)星提供服務(wù)等，都需通過空間交會對接以實現(xiàn)地面和太空航天器之間的人員和貨物運送。
　　其次，解決運載火箭推力有限的難題。當(dāng)航天器的體積和重量超過運載火箭的能力時，可以分次發(fā)射，然后把各次發(fā)射的飛行器或者有效載荷經(jīng)過空間交會對接，在軌道上組裝成大型的航天器。這樣，利用航天器的空間交會對接技術(shù)，可以間接地完成大型或超大型航天器的發(fā)射任務(wù)和空間站的組裝任務(wù)。
　　第三，進行空間站維修和救援。通過航天器空間交會對接技術(shù)，維修在軌道上出故障的航天器，或者發(fā)射救生船以營救在飛行軌道上出事故的載人航天器上的航天員。
　　再有，實現(xiàn)往返于軌道間、星際間的渡船、拖船等服務(wù)型航天器的在軌作業(yè)。
　　最后，對今后發(fā)展和規(guī)劃復(fù)雜的飛行任務(wù)進行有效優(yōu)化。例如，復(fù)雜飛行任務(wù)可以分解成為幾個獨立的相應(yīng)階段，然后利用空間交會對接技術(shù)，按飛行過程要求，重新將其組合。
　　總之，隨著空間技術(shù)的發(fā)展和空間應(yīng)用的擴大，航天器空間交會對接技術(shù)的作用亦將越來越重要。
　　
　　如何進行交會對接？
　　
　　像戀愛、結(jié)婚必須有男方和女方一樣，交會對接也是在兩個航天器之間進行的，但它們的表現(xiàn)行為不同，一個是主動的，另一個是被動的。人們把被動的航天器稱為“目標(biāo)航天器”，如“天宮一號”、空間實驗室、空間站等。它們被首先發(fā)射到太空，之后一直處于自己的運行軌道，僅完成繞質(zhì)心的轉(zhuǎn)動。它的任務(wù)是使自己的對接裝置始終對著主動航天器，等待另一個航天器與它“相會”。 另一個是主動航天器，也可以稱為“追蹤航天器”，如我國的“神舟”號飛船、俄羅斯的“聯(lián)盟”號飛船、美國的航天飛機等，它們在發(fā)射上天后，要不斷地變換自己的飛行軌道，逐步接近“目標(biāo)航天器”，達(dá)到與其相會和對接的目的。
　　縱觀美、俄兩國航天器空間交會對接的整個過程，盡管根據(jù)飛行軌道和交會對接的具體要求，各種交會對接的飛行程序會有所不同，但它們基本的操作內(nèi)容是相似的。我國“天宮一號”與“神舟”號飛船的交會對接也基本按照這個飛行程序。目前，國內(nèi)外學(xué)者將航天器空間交會對接的飛行過程劃分為地面導(dǎo)引、自動尋的、最終逼近和對接合攏四個階段，要完成每個階段還要執(zhí)行很多程序。
　　空間交會對接控制方法有兩種，一種是人工控制，另一種是自動控制。用人工控制來完成太空交會對接可以提高交會對接的成功率。自動控制交會對接可靠性高，不需考慮人員的安全和救生問題。在航天器的交會對接技術(shù)方面，未來的發(fā)展趨勢是人工控制和自動控制相結(jié)合，以提高交會對接的靈活性、可靠性和成功率。交會對接的難點是由于兩個航天器處在相同的太空