太空夢想，一定要在我們手中實現

2011年11月3日，歷經近43小時飛行和5次變軌的神舟八號與天舟一號首次交會對接圓滿成功，“太空之吻”這個浪漫的名字，第一次出現在公眾視野之中。交會對接，載人航天工程中難度最大、最為光輝的技術亮點，承載著我們建造中國人自己空間站的太空夢，沒有它，建立空間站，維持空間站的正常執行，航天員的定期更換，以及提供給空間站一切必要條件的天地往返運輸任務，都無從談起。

“中國造不出自己的對接機構”

1992年9月，中央決策實施載人航天工程並確定了我國載人航天“三步走”發展戰略。按照工程規劃，對接機構技術是實現工程第二步要突破的核心關鍵技術之一。交會對接任務的關鍵技術對接機構研製工作難不難？難。在90年代初，對接機構技術是世界公認的難點，只有俄羅斯和美國掌握，其他的國家或者航天組織對這項技術始終望而生畏，難以突破。當時，載人航天工程決策層就交會對接技術到底是走引進成熟技術、購買現成產品的道路，還是走主要依靠自己的技術力量、走獨立自主研製的道路進行了充分調研。在參觀俄羅斯“能源”火箭公司對接機構研製車間時，那位車間主任自豪地對中國航天科技集團有限公司八院的研製人員說：世界上所有的對接機構都是他們這裡生產出來的。俄方還直截了當地告訴中方，對接機構的研製難度非常大，並極力慫恿買他們的產品。

透過摸底和尋價，得知俄羅斯方面的開價是，僅購買他們對接機構技術的設計專利費就要1億美元，然後引進成熟的技術和現成的產品再要花一大筆昂貴的價錢。另外，他們還要搭售許多無關緊要的附加項給中國，面對俄羅斯方面開出的條件，航天人難以接受。但重要的是，中國將來要建立自己的空間站，空間交會對接技術是必須突破和掌握的；且用於空間站交會對接的對接機構不僅僅是一兩套，空間站將來頻繁的交會對接任務以及天地往返運輸都需要對接機構這個可靠的“關節部位”，關鍵部件和關鍵技術一定要牢牢掌握在自己手裡。於是，中國航天人下決心走自力更生、自主創新的路。而“接單”的正是上海航天人！

白手起家，十六年埋頭攻關

回首對接機構的研製之路，就是一個不斷碰到新問題、不斷解決新問題的創新曆程。1995年初，中國航天科技集團有限公司八院805所成立對接機構研製隊伍時，團隊僅有7人。從設計之初便對標國際先進，八院提出了採用跨越式發展的思路——研製能與國際空間站相匹配的異體同構周邊式對接機構，保證人貨通行方便。異體同構周邊式對接機構適應性高、承載能力強，但與此相應的是重量大、對接初始條件要求嚴格、構造複雜。為了將這個方案論證清楚，整個團隊，蒐集和查閱了所有能找到的相關資料，在字裡行間篩選點點滴滴可用的資訊，翻譯俄羅斯對接機構的相關書籍。收集到的各類資料裝滿了整整十個大箱子，僅論證報告的撰寫就用了三個多月時間。艱辛付出沒有白費，透過一輪輪的評審和質詢，國家最終採納了團隊提出的方案，上海航天人邁出了對接機構研製決定性的一步。

把理論轉化為設計方案難，而把方案變成符合工程應用需求的實物更是難上加難！搞工程，最重要的就是透過各種試驗來驗證設計的正確性，如何模擬太空微重力環境下的對接過程成為擺在研製團隊面前的第一道難關。俄羅斯採用的是“吊掛”方案，即把兩個飛行器吊起來，利用鐘擺的原理來模擬初始對接過程，但這種方案在穩定性上有很大的侷限性。剛開始，團隊嘗試用滑車方案，但是摩擦力太大，無法模擬飛行器在太空中的環境特性。後來一名設計師建設性地提出氣浮平臺的方案。但這個方案的關鍵是需要建立兩個平整度高和穩定性好的平臺，整個平臺在任何情況下平面高低起伏不能超過千分之三毫米，也就是1/20根頭髮絲的直徑。透過查詢各種資料，發現只有泰山花崗岩才能滿足上述要求。於是，設計師親赴泰山石礦區，仔細考察了一個多月，終於開採到了兩塊70多噸重的大石頭，又用五個多月的時間加工成兩個20噸重的精細平臺。在這個平臺上，兩個8噸重的飛船模型只要用手指輕輕一點就可移動，而且還可以根據實驗需要設定各種初始對接條件。俄羅斯專家參觀後，不由讚歎：“這是當今世界上水平最高的對接機構地面試驗裝置。”

有時候，成功往往就是源於最後一小步的堅持。2007年，對接機構地面模擬試驗時測得分離角速度太大，超過了0。35度/秒，達不到設計要求。角速度是物體轉動快慢的一個物理量，手錶秒針的角速度是6度/秒。角速度對飛行器分離後的姿態影響非常大，角速度過大，就可能導致天宮一號和神舟飛船發生碰撞甚至側翻，後果不堪設想。航天人開始了無休止的攻關，分析、試驗，再攻關、再分析、再試驗……但試驗結果始終沒有大的改觀。科學是嚴謹的，需要用資料和事實說話。搞科研最大的痛苦在於攻關，而這卻又是一個精雕細琢的過程，沒有任何捷徑可走。經過170多次的反覆試驗、分析和改進，最終用最嚴苛的環境條件來模擬，將分離角速度做到了0。1度/秒。

2011年11月3日凌晨1時29分，經歷近43小時飛行和五次變軌的“神舟八號”飛船與等待已久的“天宮一號”成功對接，在靜謐太空中上演了一場屬於中國的“天神擁吻”盛景，這標誌著我國成為世界上第三個獨立掌握交會對接技術的國家，並達到世界領先水平。八院研製團隊歷經十六年艱辛努力，給中國航天交出了完美答卷。

從“輕量級”到“重量級”，為空間站建設奠定基礎

神舟八號天宮一號首次交會對接任務結束後不久，還未來得及休整的團隊就立即投入到新型號研製——貨運飛船對接機構的研製。神舟八號和天宮都是8噸級的航天器，他們之間的對接在研製團隊看來已經是重量級選手間的高難度動作了，但是對於接下來的空間站來說還是“輕量級”的，貨運飛船配置的第二代對接機構必須適應未來空間站建造階段8～180噸各種噸位、各種方式的對接，包括偏心對接，其間將會產生巨大的對接能量，對對接機構的緩衝耗能能力提出很高的要求，這也是空間建造階段必須突破的一項技術。

為了既不影響原捕獲效能，方便捕獲，又實現對接機構捕獲後的大噸位耗能需求，805所對接機構團隊系統性提出了可控阻尼的控制思路，增大對接機構吸收能量的能力，使大噸位的飛行器對接更平穩。接下來研製團隊一路披荊斬棘：在2012年底就完成可控阻尼器關鍵技術攻關，2014年完成初樣設計驗證，2015年完成天舟一號正樣產品研製。過程是艱辛的，結局是美好的。2017年4月22日12時23分，天舟一號與天宮二號空間實驗室成功實現在軌首次交會對接，第二代對接機構首秀表現完美。

“服役”十一載  圓滿完成21次交會對接任務

如今，對接機構已成為空間站的“金牌產品”，其憑藉一次次成熟、安全、可靠的“太空之吻”為我國空間站的建造及運營保駕護航。目前，805所研製的對接機構已完成21次交會對接任務，其中自2021年空間站建造任務開啟以來的交會對接次數佔到了10次，特別是新技能的亮相再次展現出對接機構設計方案的正確性和強大的適應能力：2021年6月17日，神舟十二號載人飛船首次實施快速交會對接；2022年6月5日，神舟十三號載人飛船完成首次徑向對接；2022年7月24日，空間站問天實驗艙與空間站組合體成功對接，完成我國目前最大噸位航天器之間的交會對接……

在中國載人航天工程立項實施三十週年之際，屬於我們中國人自己的空間站將全面建成，空間站將正式進入在軌運營階段。按照後續運營規劃，飛船將實施一年四艘的常態化發射模式，因此805所對接機構團隊每年都要至少保證5套對接機構的生產交付，才能跟得上空間站工程高密度發射的步伐。但對接機構是一件複雜而精密的產品，一套對接機構涉及到8家外協單位、90餘件單機產品，過程中的關鍵檢驗點、強制檢驗點多達60餘項。從生產、總裝到試驗，一套對接機構交付通常需要10個月，這顯然無法適應飛船常態化發射需求。為此，805所積極探索對接機構產品研製模式轉型，透過產品定型、組批投產等一系列工作，讓對接機構“好、快、省”助力空間站任務，如今最快可實現5個月交付一套對接機構，在確保滿足空間站建造及運營階段需求的同時，也保證了每一次“太空之吻”的完美亮相。

“雄關漫道真如鐵，而今邁步從頭越”。三十年、正青春，805所對接機構研製團隊將繼續向更高的目標邁進，將“一切為了祖國、一切為了成功”的誓言寫在浩瀚無垠的太空。

作者：李同 史博臻

編輯：徐晶卉

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