中國網(wǎng)訊 據(jù)北京航天飛行控制中心消息，從對接機構(gòu)接觸開始，經(jīng)過捕獲、緩沖、拉近、鎖緊4個步驟，“神舟八號”飛船與“天宮一號”目標(biāo)飛器3日凌晨實現(xiàn)剛性連接，形成組合體，中國載人航天首次空間交會對接試驗獲得成功，正在法國出席20國集團峰會的胡錦濤同志專門發(fā)來賀電。
“神舟八號”與“天宮一號”交會對接成功，為中國突破和掌握航天器空間交會對接關(guān)鍵技術(shù)，初步建立長期無人在軌運行、短期有人照料的載人空間試驗平臺，開展空間應(yīng)用、空間科學(xué)實驗和技術(shù)試驗，以及建設(shè)載人空間站奠定基礎(chǔ)、積累經(jīng)驗。
中國首次空間交會對接于3日1點30分左右展開
空間交會對接技術(shù)是指兩個航天器在空間軌道上會合并在結(jié)構(gòu)上連成一個整體的技術(shù)?？臻g交會對接技術(shù)包括空間交會對接軌道設(shè)計技術(shù)、軌道交會控制技術(shù)、對接機構(gòu)設(shè)計技術(shù)、空間交會對接測控技術(shù)等。廣泛用于空間站、空間實驗室、空間通信和遙感平臺等大型空間設(shè)施在軌裝配、回收、補給、維修以及空間救援等領(lǐng)域。目前為止，只有美國和俄羅斯掌握完整的交會對接技術(shù)，歐洲的ATV和日本的HTV在交會對接技術(shù)方面分別得到了美國或俄羅斯的技術(shù)支持。
中國首次交會對接為無人自動交會對接試驗，對接目標(biāo)飛行器為天宮一號，追蹤飛行器為神舟八號飛船。
9月29日發(fā)射升空的天宮一號，是全新研制的載人飛行器，全長10.4米，最大直徑3.35米，起飛質(zhì)量約8.5噸，設(shè)計在軌壽命2年。由實驗艙和資源艙構(gòu)成，實驗艙有效使用空間約15立方米，可滿足3名航天員在艙內(nèi)工作和生活需要，前端安裝被動式對接機構(gòu)，可與飛船實現(xiàn)對接。資源艙為空間飛行提供動力和能源。
神舟八號飛為改進型載人飛船，沿用返回艙、推進艙和軌道艙三艙結(jié)構(gòu)，全長9米，艙段最大直徑2.8米，起飛質(zhì)量8082千克。增加了微波雷達、激光雷達、CCD敏感器等交會測量設(shè)備，以及主動式對接機構(gòu)，具備自動和手動交會對接與分離功能。對接機構(gòu)采用導(dǎo)向板內(nèi)翻式的異體同構(gòu)周邊式構(gòu)型，對接后可形成0.8米的航天員轉(zhuǎn)移通道。
交會對接全過程大致分為遠(yuǎn)距離導(dǎo)引、自主控制、對接等三個階段。
遠(yuǎn)距離導(dǎo)引段是指飛船與運載火箭分離，到飛船遠(yuǎn)距離導(dǎo)引終點這一飛行階段。主要飛控工作是通過5次軌道控制，使飛船在預(yù)定時刻到達天宮一號后下方約52公里處（遠(yuǎn)距離導(dǎo)引終點），控制飛船與目飛行器建立相對導(dǎo)航。
神八發(fā)射升空后進入到與天宮一號1萬公里的距離，之后便進入與天宮一號遠(yuǎn)距離導(dǎo)引階段。地面對兩個飛行器的飛行軌道進行測量，讓兩個飛行器相對接近。地面人員根據(jù)兩個飛行器之間的軌道偏差來完成神八變軌，經(jīng)過若干次的軌道修正，讓神八逐漸接近天宮一號。在相距約50公里時，神舟八號和天宮一號就能彼此通過敏感儀器和通訊設(shè)備尋找到對方，此時交會進入雙方自主控制階段，互相尋找、逐漸接近，這是交會對接最難的階段之一。
自主控制段經(jīng)歷尋的、接近和平移靠攏三個階段，神舟八號飛船自主導(dǎo)航控制到與天宮一號目標(biāo)飛行器接觸，自主控制飛行過程約需兩個半小時。
對接段是從兩目標(biāo)對接機構(gòu)接觸開始，到鎖緊這一飛行階段。對接段要完成接觸、捕獲、緩沖與校正、拉回和鎖緊等五個過程，最終實現(xiàn)兩飛行器剛性連接，形成組合體。
詳解交會對接過程八大步驟
交會對接包含兩個過程：一是交會，二是對接，兩個過程互相聯(lián)系。“神舟八號”和“天宮一號”在同一時刻以同樣的速度到達同一個地點順利交會，兩個飛行器的速度、位置、姿態(tài)、偏差等11個參數(shù)滿足對接的初始條件后，飛行器就將停止控制，讓它們根據(jù)慣性進行碰撞，整個對接過程一共大約需要十分鐘時間。對接過程分為八個步驟：
第一步“相撞”。在慣性作用下，8噸重的“神舟八號”與8.6噸重的“天宮一號”以每秒0.2米左右的速度進行相撞，當(dāng)“神舟八號”上的主動對接機構(gòu)碰撞上“天宮一號”上的被動對接機構(gòu)，對接過程正式開始。
第二步“捕獲”。當(dāng)“神舟八號”主動對接機構(gòu)上的對接環(huán)，接到失衡傳感器發(fā)出對接指令信號后，6根滾珠絲桿就會向外推出200多毫米，對接環(huán)上安裝的3對捕獲鎖，撞到“天宮一號”被動對接機構(gòu)相對應(yīng)的卡板器，就會被牢牢卡住。
第三步“緩沖”。“神舟八號”對接環(huán)受到撞擊后，將會通過一套傳動機構(gòu)，聯(lián)向?qū)訖C構(gòu)上的摩擦自動器和電磁阻尼器，分別吸收縱向和橫向的撞擊能量，進行緩沖。碰撞、捕獲、緩沖3個步驟共需要大約60秒時間。
第四步“校正”。當(dāng)“神舟八號”成功捕獲“天宮一號”并實施緩沖后，“神舟八號”對接環(huán)的6根滾珠絲桿繼續(xù)往外推至300毫米，同時對兩個航天器的姿態(tài)、位置和偏差等進行強行校準(zhǔn)，校準(zhǔn)時間約需80秒。
第五步“拉近”。校準(zhǔn)后，“神舟八號”對接環(huán)的6根滾珠絲桿緩緩收縮，將兩個飛行器“拉近”，這一過程約需240秒。
第六步“拉緊”。“神舟八號”和“天宮一號”的對接面上，分別安裝了6組共12把對接鎖，每把對接鎖的拉力達3噸。當(dāng)兩個飛行器被拉近后，兩個對接面的12把對接鎖一一相扣。
第七步“密封”。兩個飛行器拉緊后，對接機構(gòu)上的驅(qū)動電機將帶動鋼絲繩系統(tǒng)，將兩個連接器面上的密封圈壓縮，保持密封。
第八步“剛性連接”。通過對接鎖使兩個連接器貼合，實現(xiàn)“剛性連接”，將兩個航天器組合成一體。拉緊、密封和剛性連接共需220秒。
12天左右后擇機進行第二次交會對接
組合體飛行段由天宮一號目標(biāo)飛行器負(fù)責(zé)組合體飛行控制，神舟八號飛船處于?？繝顟B(tài)。組合體飛行12天左右，將擇機進行第二次交會對接試驗。其主要過程為：對接機構(gòu)解鎖，兩飛行器分離，神舟八號飛船撤離至相距天宮一號目標(biāo)飛行器140米處停泊，按程序進行第二次交會對接，再次構(gòu)成組合體。
組合體繼續(xù)飛行2天后，進入分離撤離段，兩飛行器再次分離，飛船撤離至距目標(biāo)飛行器5公里以外的安全距離，交會對接試驗結(jié)束。此后，神舟八號飛船返回艙返回地面；天宮一號目標(biāo)飛行器變軌至自主飛行軌道，轉(zhuǎn)入長期運行管理。
為防止碰撞設(shè)計兩種主動安全模式
空間飛行器交會對接是航天領(lǐng)域公認(rèn)的技術(shù)難關(guān)，風(fēng)險很大，兩個高速飛行的航天器在空間軌道上準(zhǔn)確會合，精度要控制在十幾個厘米之內(nèi)，其難度和風(fēng)險可想而知。針對不同類型的故障，設(shè)計了各種安全模式，以應(yīng)對預(yù)案外的故障。比如為防止兩飛行器碰撞，設(shè)計了飛船撤退和撤離兩種主動安全模式。同時，設(shè)置了安全控制點，制定了安全判據(jù)，以此有效控制風(fēng)險。
航天員訓(xùn)練手控交會對接技術(shù)
按照工程交會對接階段的任務(wù)規(guī)劃，這次神舟八號為無人飛行，2012年將進行神舟九號、十號飛船與天宮一號的交會對接試驗，至少有一次是載人飛行。
神舟八號飛船與神九、神十一樣都是按照載人狀態(tài)設(shè)計的，但神八飛船增加配置了兩類設(shè)備，一種是圖像記錄設(shè)備，它將把這次交會對接過程記錄下來，這對于航天員地面訓(xùn)練將會很有幫助；另一種是力學(xué)參數(shù)測量設(shè)備，它將把這次飛船飛行過程的各種力學(xué)參數(shù)記錄下來，這對于評價飛船的載人力學(xué)環(huán)境是很有意義的?？傮w上講，通過這次飛行，可以驗證改進后的飛船能否適應(yīng)載人航天飛行的要求。明年神九是否載人要對此次發(fā)射進行評估后確定。
同時，天宮一號也已經(jīng)為航天員進駐工作生活做好了充分的準(zhǔn)備，比如天宮一號上已經(jīng)裝載了航天員太空鍛煉設(shè)備，以及醫(yī)學(xué)監(jiān)測和健康維護設(shè)備。
目前，執(zhí)行交會對接任務(wù)的航天員乘組已完成了初步選拔，包括2名女航天員在內(nèi)的航天員乘組，正在按計劃開展交會對接任務(wù)訓(xùn)練，訓(xùn)練的重點是航天員手控交會對接技術(shù)。
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