空間站“搭積木”“太空之吻”技術不可或缺

文／付毅飛 何 亮

交會對接的“太空之吻”再一次成功！

10月16日6時56分，神舟十三號載人飛船采用自主快速交會對接模式成功對接于天和核心艙徑向端口，與此前已對接的天舟二號、天舟三號貨運飛船一起構成四艙(船)組合體，這是我國載人飛船在太空實施的首次徑向交會對接。

自4月份以來，我國已成功實施了空間站建造任務的5次發射，其中包括被稱為“太空母港”的天和核心艙，派出兩位“太空快遞小哥”派送物資，安排兩批共6名航天員“出差”外太空。每項任務環環相扣，都關系著我國空間站的建造及運營。

要想搭建起這座“太空城堡”，不得不提被稱為“太空之吻”的空間交會對接技術。沒有它，建立空間站、維持空間站的正常運營，航天員的定期更換，以及提供給空間站一切必要的天地往返運輸任務都無從談起。

中國航天迎來首次徑向交會對接

從2011年首次亮相至今，“太空之吻”已經走過了整整十年。十年間，我國共成功實施15次（含神13）精準可靠對接，經歷了從無人到有人、從自動到手控、從幾天到6.5小時、從軸向對接到徑向對接的創新突破。

此次神舟十三號首次完成與49噸級的空間站組合體自主快速徑向交會對接，我國空間站首次組成“T”字構型。

與以往歷次任務中的軸向對接相比，徑向對接的初始條件更加苛刻，為此，研制團隊全面分析對接工況，有效消除徑向對接過程中可能出現的各項風險，確保實現90度的“穩”。

早在航天事業起步之初，老一輩航天工作者就深刻地認識到掌握空間交會對接技術是我國獨立自主建設空間站必須走出的關鍵一步，并將其確定為實現載人航天工程“三步走”中第二步要突破的核心關鍵技術之一。

面對這項世界航天領域內公認的最復雜、最難攻關的技術，八院805所在1995年啟動了對接機構的研制立項，在沒有參考資料的情況下，數千次的試驗、數以萬計的數據積累……一群懷揣著對接夢想的航天人枕戈待旦、埋頭苦干了16年。

終于在2011年，神舟八號飛船與天宮一號目標飛行器實現軸向對接，我國首次實現無人空間交會對接，成為世界上第三個獨立掌握空間交會對接技術的國家，僅用一年時間便實現了有人空間手動交會對接。

“太空母港”上的“對接五兄弟”

“對接機構分為主動對接機構和被動對接機構。神舟載人飛船、天舟貨運飛船以及后續發射的兩個實驗艙都配置主動端，入軌后，它們會自主完成與核心艙上的被動對接機構的捕獲、拉回、鎖緊。不同的飛船將根據任務需求，對接于核心艙上配置的各個對接口，這也是核心艙被稱為‘太空母港’的由來。”八院對接機構設計師介紹。

核心艙上共配置了5個被動對接口，設計師親切地稱它們為“對接五兄弟”，它們各司其職，共同助力空間站任務。

“大哥”在核心艙的后端，核心艙專門的“太空快遞通道”，又稱為“后向對接口”，主要用于對接“太空快遞小哥”天舟貨運飛船，保證整個空間站的貨物輸送及在軌“能量”補充，同時也是載人飛船的備份對接通道。

“二哥”在節點艙的最前端，大名叫“前向對接口”，來訪的“客人”較多，除了神舟載人飛船、天舟貨運飛船外，將來還要會先后迎接問天實驗艙、夢天實驗艙，堪稱“天宮守門人”；大哥和二哥還有特殊的補加接口，都可以為空間站補充推進劑。

三哥又稱“徑向對接口”，本次神舟十三號載人飛船就是對接在此處，是專門的“航天員通道”。

四哥和五弟在節點艙的兩側呈對稱分布，稱為“側向停泊口”，將來問天實驗艙和夢天實驗艙會永久?？吭谶@里，讓航天員的居住條件由“一居室”變成“三居室”，大大增加航天員的活動空間和范圍。

對“五兄弟”來說，要如此長時間的暴露在太空環境中，承受88000次超過200攝氏度范圍的高低溫循環、低軌空間原子氧的剝蝕、多頻次的對接與分離后仍確?？煽浚@對它們來說是一個全新的艱難考驗。

“通常來說，對接機構的設計壽命為3年，而‘五兄弟’足以算得上高壽命了。”為此，八院805所對接機構團隊全面系統地為“五兄弟”做了“深度體檢”，并為“五兄弟”量身定制了“延壽保險”，包含了可能發生的故障預案共79項并制定了詳細處置措施，確保它們在軌期間的健康穩定工作。

目前，八院通過部組件產品化、測試項目通用化以及發射場流程優化等方式，有效提高了生產、總裝、測試、試驗效率，在確保滿足空間站建造及運營階段需求的同時，也保證每一次“太空之吻”的完美亮相。