耀眼的“天宫一号”
2011年9月29日21时16分,长征二号FT1运载火箭从酒泉卫星发射中心拔地而起，成功地将引人注目的“天宫一号”目标飞行器送入太空预定轨道。这标志着我国载人航天工程拉开了空间交会对接的序幕，即将上演目标器先后与3艘神舟飞船联袂飞行的精彩大戏。
空间交会对接技术
已经升空的“天宫一号”目标飞行器将和预定11月初发射的神舟八号飞船进行空间交会对接飞行试验,并为2012年先后发射的神舟九号、十号两艘飞船分别和“天宫一号”进行交会对接做准备。
空间交会对接技术是指两个航天器在轨道上会合并在结构上连成一个整体和在需要时还能及时分离的技术，已广泛应用于空间实验室、空间站、空间通信和遥感平台等大型空间设施在轨装配、回收、补给、维修以及空间救援等方面。到目前为止，只有美国和俄罗斯掌握完整的交会对接技术，欧空局和日本在交会对接技术方面分别得到了美国或俄罗斯的支持，如他们分别研制的“哥伦布号”实验舱和“希望号”实验舱在近地轨道上实现的与国际空间站的对接，就是最明显的例证。这种技术的作用主要体现在3个方面：一是为大型空间设施的建设和运行服务。二是为长期运行的空间设施提供人员运输和物资补给服务。三是为进行空间飞行器重构以实现系统优化服务。
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实施空间交会对接要有两个航天器：一个是目标飞行器，一个是跟踪器。“天宫一号”被命名为目标飞行器就是由此而来，而神舟号无人飞船和载人飞船即是跟踪器。空间交会对接要经历4个过程：一是交会，要求跟踪器能够跟得上目标器，两者相会在一处，唯有如此，才有可能对接。二是对接，两个航天器通过对接机构准确对上，连接在一起并且完全密封，电路和气管都要连接畅通。三是两者变成组合体在轨道上运行，需要实现由一个控制另一个的技术。四是航天员能从飞船进入目标飞行器，完成任务后再回到跟踪器实现两者的分离，并返回地面。由此可见，其难度和风险都是很大的。
20世纪60年代美国和苏联试验空间交会对接技术时，都是用飞船和飞船对接，3次交会对接需要发射6艘飞船，看似简单易行，实则研制和飞行成本较高。我国采取发射1个目标飞行器与3艘飞船交会对接的方案，总共发射4个航天器就达到了3次试验的目的，耗资较少。同时，“天宫一号”是个小型的空间实验室，与载人飞船对接后，航天员可以入住并进行一些科学实验，这又是两艘飞船对接所做不到的。
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“天宫一号”及其重任
发射“天宫一号”的主要目的，就是要突破和掌握空间交会对接技术。“天宫一号”目标飞行器重达8.5吨,全长10.4米，最大直径3.35米。其构造为两舱型,分别为前边的实验舱和后边的资源舱,使用寿命定为两年，是迄今为止我国最长寿的近地轨道飞行器。实验舱由密封的前锥段、柱段和后锥段组成，活动空间15立方米，可用于2～3名航天员驻留期间的在轨工作和生活，其前端装有被动式对接机构、交会对接测量和通信设备,最重要的作用就是进行航天器的交会对接试验。资源舱内装有变轨和姿控火箭发动机，为目标飞行器提供动力，以调整轨道高度和运行姿态，两侧的太阳能电池板则为其提供电力。
“天宫一号”的主要任务是依次完成与3艘飞船的联袂飞行。由于3艘飞船都是跟踪器，要能追上并靠近目标飞行器，故而对其发射入轨精度要求更高。神舟八号飞船发射入轨后两天内，完成与“天宫一号”的首次交会对接，形成组合体。组合体飞行12天左右，分离后再择机进行第二次交会对接。组合体运行任务结束后，飞船于1天内返回地球。与此同时，“天宫一号”将升至约400千米高的自主飞行轨道，转入长期运行管理模式，等待下次交会对接。神舟九号飞船是否载人，将根据神舟八号两次执行空间交会对接任务评估情况来决定，神舟十号飞船则已确定载人飞行,航天员将参与交会对接操作并入住“天宫一号”。
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天宫、神舟太空携手
当“天宫一号”与神舟飞船对接时，首先，两个航天器在完成交会后要保持一定的距离，进入共面的相对飞行阶段。在进行下一个步骤之前，它们都要确定对接姿态。其次，两个航天器完成了最后的对接准备工作以后，目标器保持原状态，跟踪器则进行主动靠近。自动对接系统必须在确保两个航天器的对接设备处于同一直线上之后，再进行对接。最初的接触会触发一些小型撞锁来连接两个航天器，它们在对接过程中能够起到缓冲作用。在对接完成后，对接设备将两个航天器拉近紧贴在一起，形成一个长条状的组合体，一些能够进行密封连接的对接系统的对接口进行密封。再次，要实施组合体控制与管理技术，即由“天宫一号”的控制系统作为“大脑”来控制整个组合体。最后，待组合体一切调整工作就绪后，航天员打开飞船的门，沿着直径约0.8米的密封通道飘进“天宫一号”实验舱内，开展预定的工作。在完成任务后，他们再回到飞船，适时实施器船分离，随即乘返回舱回到地面。在载人交会对接过程中，航天员要按照程序规定参与一些技术操作工作。实施无人交会对接时，一切操控工作均以自动方式完成。在两年在轨运行期间，“天宫一号”如果完全实现了预定目标，将使我国成为世界上第3个独立掌握了无人和载人空间交会对接技术的国家。
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按照计划，2016年前我国要研制并发射空间实验室。具体地说，就是要陆续发射“天宫二号”、“天宫三号”两个空间实验室。神舟飞船将进行载人飞行与之对接,解决有一定规模的、短期有人照料的空间应用问题。“天宫二号”将主要开展地球观测和空间地球系统科学、空间应用新技术、空间技术、航天医学等领域的应用和实验研究。“天宫三号”将主要完成验证再生式生命保障关键技术试验、航天员中期在轨驻留、货运飞船在轨试验等任务,还将开展部分空间科学和航天医学试验。其与货运飞船的对接将首次检验后者的太空飞行技术性能。建设空间实验室是为在轨道上组装空间站做准备的。我国载人空间站大致包括1个核心舱、2个科学实验舱、1艘载人飞船和1艘货运飞船，能与各种实验舱、载人飞船和货运飞船进行对接，总重量约60吨。其中核心舱要求长期有人驻守。航天员的往返将由神舟飞船来承担。未来的中国空间站将成为一个长期有人驻守的太空家园。
【责任编辑】庞云, http://www.100md.com(尹怀勤)
空间交会对接技术
已经升空的“天宫一号”目标飞行器将和预定11月初发射的神舟八号飞船进行空间交会对接飞行试验,并为2012年先后发射的神舟九号、十号两艘飞船分别和“天宫一号”进行交会对接做准备。
空间交会对接技术是指两个航天器在轨道上会合并在结构上连成一个整体和在需要时还能及时分离的技术，已广泛应用于空间实验室、空间站、空间通信和遥感平台等大型空间设施在轨装配、回收、补给、维修以及空间救援等方面。到目前为止，只有美国和俄罗斯掌握完整的交会对接技术，欧空局和日本在交会对接技术方面分别得到了美国或俄罗斯的支持，如他们分别研制的“哥伦布号”实验舱和“希望号”实验舱在近地轨道上实现的与国际空间站的对接，就是最明显的例证。这种技术的作用主要体现在3个方面：一是为大型空间设施的建设和运行服务。二是为长期运行的空间设施提供人员运输和物资补给服务。三是为进行空间飞行器重构以实现系统优化服务。
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实施空间交会对接要有两个航天器：一个是目标飞行器，一个是跟踪器。“天宫一号”被命名为目标飞行器就是由此而来，而神舟号无人飞船和载人飞船即是跟踪器。空间交会对接要经历4个过程：一是交会，要求跟踪器能够跟得上目标器，两者相会在一处，唯有如此，才有可能对接。二是对接，两个航天器通过对接机构准确对上，连接在一起并且完全密封，电路和气管都要连接畅通。三是两者变成组合体在轨道上运行，需要实现由一个控制另一个的技术。四是航天员能从飞船进入目标飞行器，完成任务后再回到跟踪器实现两者的分离，并返回地面。由此可见，其难度和风险都是很大的。
20世纪60年代美国和苏联试验空间交会对接技术时，都是用飞船和飞船对接，3次交会对接需要发射6艘飞船，看似简单易行，实则研制和飞行成本较高。我国采取发射1个目标飞行器与3艘飞船交会对接的方案，总共发射4个航天器就达到了3次试验的目的，耗资较少。同时，“天宫一号”是个小型的空间实验室，与载人飞船对接后，航天员可以入住并进行一些科学实验，这又是两艘飞船对接所做不到的。
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“天宫一号”及其重任
发射“天宫一号”的主要目的，就是要突破和掌握空间交会对接技术。“天宫一号”目标飞行器重达8.5吨,全长10.4米，最大直径3.35米。其构造为两舱型,分别为前边的实验舱和后边的资源舱,使用寿命定为两年，是迄今为止我国最长寿的近地轨道飞行器。实验舱由密封的前锥段、柱段和后锥段组成，活动空间15立方米，可用于2～3名航天员驻留期间的在轨工作和生活，其前端装有被动式对接机构、交会对接测量和通信设备,最重要的作用就是进行航天器的交会对接试验。资源舱内装有变轨和姿控火箭发动机，为目标飞行器提供动力，以调整轨道高度和运行姿态，两侧的太阳能电池板则为其提供电力。
“天宫一号”的主要任务是依次完成与3艘飞船的联袂飞行。由于3艘飞船都是跟踪器，要能追上并靠近目标飞行器，故而对其发射入轨精度要求更高。神舟八号飞船发射入轨后两天内，完成与“天宫一号”的首次交会对接，形成组合体。组合体飞行12天左右，分离后再择机进行第二次交会对接。组合体运行任务结束后，飞船于1天内返回地球。与此同时，“天宫一号”将升至约400千米高的自主飞行轨道，转入长期运行管理模式，等待下次交会对接。神舟九号飞船是否载人，将根据神舟八号两次执行空间交会对接任务评估情况来决定，神舟十号飞船则已确定载人飞行,航天员将参与交会对接操作并入住“天宫一号”。
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当“天宫一号”与神舟飞船对接时，首先，两个航天器在完成交会后要保持一定的距离，进入共面的相对飞行阶段。在进行下一个步骤之前，它们都要确定对接姿态。其次，两个航天器完成了最后的对接准备工作以后，目标器保持原状态，跟踪器则进行主动靠近。自动对接系统必须在确保两个航天器的对接设备处于同一直线上之后，再进行对接。最初的接触会触发一些小型撞锁来连接两个航天器，它们在对接过程中能够起到缓冲作用。在对接完成后，对接设备将两个航天器拉近紧贴在一起，形成一个长条状的组合体，一些能够进行密封连接的对接系统的对接口进行密封。再次，要实施组合体控制与管理技术，即由“天宫一号”的控制系统作为“大脑”来控制整个组合体。最后，待组合体一切调整工作就绪后，航天员打开飞船的门，沿着直径约0.8米的密封通道飘进“天宫一号”实验舱内，开展预定的工作。在完成任务后，他们再回到飞船，适时实施器船分离，随即乘返回舱回到地面。在载人交会对接过程中，航天员要按照程序规定参与一些技术操作工作。实施无人交会对接时，一切操控工作均以自动方式完成。在两年在轨运行期间，“天宫一号”如果完全实现了预定目标，将使我国成为世界上第3个独立掌握了无人和载人空间交会对接技术的国家。
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按照计划，2016年前我国要研制并发射空间实验室。具体地说，就是要陆续发射“天宫二号”、“天宫三号”两个空间实验室。神舟飞船将进行载人飞行与之对接,解决有一定规模的、短期有人照料的空间应用问题。“天宫二号”将主要开展地球观测和空间地球系统科学、空间应用新技术、空间技术、航天医学等领域的应用和实验研究。“天宫三号”将主要完成验证再生式生命保障关键技术试验、航天员中期在轨驻留、货运飞船在轨试验等任务,还将开展部分空间科学和航天医学试验。其与货运飞船的对接将首次检验后者的太空飞行技术性能。建设空间实验室是为在轨道上组装空间站做准备的。我国载人空间站大致包括1个核心舱、2个科学实验舱、1艘载人飞船和1艘货运飞船，能与各种实验舱、载人飞船和货运飞船进行对接，总重量约60吨。其中核心舱要求长期有人驻守。航天员的往返将由神舟飞船来承担。未来的中国空间站将成为一个长期有人驻守的太空家园。
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