全新測量設備掌控天宮一號與神舟八號對接

　　天宮一號順利升空，我國首次交會對接任務即將拉開大幕。按照計劃，11月初，神舟八號飛船將上天與天宮一號交會對接。執行此次交會對接任務的神舟八號飛船，雖然沒有承擔載人任務，但是要想在太空中實現完美對接也並非易事，而其中的核心部件就是對接機構。

　　據中國航天科技集團公司相關專家介紹，神八與天宮一號的對接過程，就如同太空中兩列沒有鐵軌的高速運轉的列車實現首尾相接，對接後，天宮一號要在兩個飛行器之間建立能供航天員通過的氣密通道，此外，還要實現與神舟八號電、氣、液的共通，收到“對得上，分得開”的效果，這對對接控制和對接機構提出了較高要求。

　　據悉，在天宮一號目標飛行器任務中，上海航天技術研究院承擔了資源艙結構與總裝、電源分系統、對接機構分系統、測控與通信分系統配套單機、總體電路分系統資源艙電纜網的研製任務。

　　中國是除俄羅斯之外的第二個生産對接機構的國家。天宮一號的對接機構共有118個傳感器進行測量，5個控制器接髮指令，上千個齒輪軸承進行力和運動的傳遞，通過14個電機和電磁拖動機構進行動作，數以萬計的零件和緊固件組成複雜的、機電一體化的周邊式對接機構，中間留有直徑800毫米的人孔通道。這種活動部件多、傳動鏈長、精度要求高的産品，必須有系統集成的工程化設計才能完成，目前已成功申報了20多項專利。

　　中國從載人航天工程之初，就同步開展了交會對接技術的論證工作。上海航天技術研究院805所研製隊伍從1995年就開始著手對接技術原理研究、倣真探索，1999年製造出了第一台1比1的原理樣機，2000年開始10項部件級關鍵技術攻關，2002年研製面向工程應用的對接機構攻關樣機和4項大型系統級地面模擬試驗設備，2005年對接機構分系統正式立項，2009年12月完成初樣研製轉入正樣工作，2010年11月完成正樣産品研製交付，2011年到基地靶場成功進行試驗。整個研製之路長達16年之久。

　　為再現天上的對接過程，航天設計人員從工程一開始還策劃建立了一套完整的對接模擬實驗系統，實現了在高低溫、真空、失重等空間環境條件下的捕獲、緩沖和分離過程。尤其是對接緩衝試驗臺，採用了世界首創的氣浮裝置，可以完成捕獲緩沖和連接分離試驗；熱真空試驗臺，可以模擬再現對接機構天上工作的全過程。數千次的模擬試驗表明，該試驗系統的真實性、精確性與重復性已達到世界領先水平。

　　“神八與天宮一號的對接，就宛如在太空中穿針引線，這將對飛行控制和對接結構提出嚴格要求。”航天科技集團專家告訴記者，為了完美上演“穿針引線”大戲，天宮一號採用了全新的測量設備，讓350公里軌道上的神八與天宮一號的一切行蹤盡在掌握。

　　本報記者 蔡文清 通訊員 黃希

　　詞條

　　交會對接

　　中國工程院院士、中國載人航天飛船原總設計師、中國航天科技集團公司五院飛船總設計師技術顧問戚發軔解釋：兩個或兩個以上的航天器通過軌道參數的協調，在同一時間到達太空同一位置的過程稱為交會；對接則是在交會的基礎上，通過專門的對接機構將兩個航天器連接成一個整體。

　　通俗地講，此次交會對接任務的實質就是，天宮一號以約8公里/秒的速度在飛，神舟八號追上去，然後兩者連接在一起，不僅嚴絲合縫，還要把液、電、氣通上。曾有專家説，這就好像上面放了一根針，底下用一根線，差了幾百公里，最後要拿那根線去穿過那個針眼，非常困難。

　　中國航天科技集團總經理馬興瑞表示，交會對接技術是未來中國載人航天和組裝大型空間站，乃至載人登月的關鍵技術。在航天界，交會對接技術與載人天地往返、出艙活動並稱載人航天領域的三大基本技術。

　　本報記者 蔡文清 通訊員 陳立

　　太空鍛鍊自行車 已隨天宮進太空

　　本報綜合報道 來自中國航天員科研訓練中心的消息稱，航天員未來在太空工作、生活和實驗所需要的産品，部分已經跟隨天宮一號上天，等待航天員進入天宮後啟用。

　　中國載人航天工程航天員系統總指揮兼總設計師、中國航天員科研訓練中心主任陳善廣介紹，已經上天的這批産品包括用於航天員太空鍛鍊的自行車和下體負壓筒、各類服裝鞋襪、睡袋、航天食品、診療箱以及大量航天醫學實驗設備等。

　　相比神舟系列任務，突出的變化是新增了太空鍛鍊器材和航天醫學實驗設備，前者是對抗長期失重環境下飛行引起肌肉萎縮和骨丟失等症狀，後者是為了研究中長期飛行對航天員生理心理的影響，提出防護措施。天宮一號帶上天的産品還有部分電子設備，無人飛行期間不是一直工作，而是定期開機巡檢。

　　由於實施空間交會對接任務時航天員飛行時間將延長，航天員相關産品的數量也明顯增加。“比如服裝包帶上天好幾套，要滿足多人多天穿著和更換的需要。”此外，天宮一號在軌運行兩年，要求産品具有高可靠性和長壽命。陳善廣稱，“很多産品要長期耐受低壓、失重、溫濕度等多種特殊環境的考驗，設計生産方面的要求比較苛刻。我們在地面做了充分的壽命試驗。”

　　中國航天員將來駕乘神舟飛船與天宮一號對接時，還會攜帶一部分産品上天，有的要轉運到天宮一號中。陳善廣對此解釋説：“一方面是航天器載荷有限，無法一次帶完所有産品，另一方面是産品壽命的考慮，比如做實驗用的細胞，在長期無人條件下難以存活，所以要跟人一起帶上天。”

　　中國空間站將徵集實驗項目

　　據新華社訊 中國載人航天工程空間應用系統副總設計師張善從昨天表示，近期將向全國徵集載人空間站應用項目建議，各方人士都有機會參與未來中國載人空間站實驗。

　　到2020年前後，中國將在太空建造長期有人照料的有人空間站。張善從説，在空間站上開展大量科學實驗，是建設空間站的終極目標。

　　“未來在空間站上進行的科學實驗，將比現在有幾十倍甚至上百倍的增加。”目前已對空間站建成後將要開展的科學實驗進行了規劃，主要有空間地球科學與應用、空間生命科學與生物技術、空間材料科學、微重力基礎物理、微重力流體物理與燃燒科學、空間物理與空間環境、空間天文和空間應用新技術等八個領域的應用任務。

　　據悉，中國載人航天工程辦公室近期將發佈《載人空間站工程應用任務指南》，向全國徵集項目建議。“各科研單位、企業、高校和社會各界人士，都將有機會以不同的形式參與到中國載人空間站的實驗中來”。

　　據張善從介紹，目前天宮一號上安排的科學實驗項目是全生命週期的，貫穿天宮一號運行的兩年壽命。對於是否會在與之對接的飛船上搭載新的科學實驗項目，目前存在這種可能，但要根據交會對接任務目標實現的情況來規劃。“首先要實現有人狀態下的交會對接，這個問題解決後，再考慮是否補充一些科學實驗項目。”張善從説。

　　突破交會對接技術後

　　將發射八噸級實驗室

　　作為空間實驗室的雛形，天宮一號將先後與神八、神九、神十進行對接。只有3次對接成功，我國載人航天的第二步戰略目標才算全部達到。我國的載人航天工程分為三步走。第一步，發射兩艘無人飛船和一艘載人飛船，建成初步配套的試驗性載人飛船工程，開展空間應用實驗。第二步，突破載人飛船和空間飛行器(如軌道艙)的交會對接技術，並利用載人飛船技術改裝、發射一個8噸級的空間實驗室，解決有一定規模的、短期有人照料的空間應用問題。第三步，建造載人空間站，解決有較大規模的、長期有人照料的空間應用問題。 本報記者 蔡文清 通訊員 陳立