神八飞火:赴约“相拥”之旅

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核心提示：

承载着中国载人航天工程首次交会对接使命的神舟八号飞船，11月1日5时58分07秒从酒泉卫星发射中心点火升空，开始追逐天宫一号的漫漫行程。

为神八送行的长征二号F遥八火箭喷出礼花般的绚丽尾焰，绽放在秋日黎明的戈壁滩上空。

6时07分5 3秒，船箭分离，神舟八号进入预定轨道。随后，中国载人航天工程总指挥常万全宣布发射成功。此时，神舟八号与天宫一号相距近1 0000公里。

11月3日1时43分，神舟八号沿着陆、海、天基“三位一体”测控网铺就的赴约之路，在中国上空完成交会对接，结成相依相拥的“太空舞伴”。这也意味着中国成为世界上第三个独立完全掌握空间自动交会对接技术的国家。

神舟八号与神舟七号飞船有何区别?中围航天科技集团公司五院载人航天总体部主任设计师石泳表示，神舟八号技术状态改变高达百项，涉及飞船系统、推进舱、舱内和舱外摄像机、电源分系统、总体电路等。同时他还对飞船系统、推进舱及舱外摄像机等方面进行了介绍。

飞船系统：

返回式坐椅体现绿色理念

石泳介绍说，两者的飞船系统存在许多不同。首先，神舟七号的轨道舱是生活舱和气闸舱的结合体，可谓一舱两用――根据其支持航天员太空生活的功能，称为轨道舱，根据其支持航天员出舱活动的功能，称为气闸舱。而神舟八号则没有气闸舱。

从返回舱的外形上看，“神八”与“神七”一样，但“神八”增加了测量敏感器。

石泳表示，神舟八号的一大特色表现在返回式坐椅上，体现了设计人员的绿色理念。他说，飞船坐椅下有一个压力燃气包，其燃气一旦发生泄露，后果不堪设想。因此，“神八”最终用压缩空气来取代燃气，并增加了一套气源组件系统作为动力源，这意味着即使发生泄露也不会对航天员的身体产生任何不利影响。此外，飞船返回时航天员承受的冲击力很大，为了让航天员着陆时感觉更舒适，设计人员对“神八”的坐椅也进行了相应的修改。

石泳还介绍说，神舟八号飞船不但可以前进，还具有平移功能。这也是它的一大亮点。

推进舱：增加12台发电机

石泳说，与“神七”相比，“神八”增加及改进了大量设备，这些设备大小不一，轻重不一、功能不一，所以不能简单地一装了事。

石泳表示，在设计时，推进舱总体单位既要考虑到舱体在太空飞行过程中的重心和平衡，还要根据产品体积大小安装在合适的位置，同时要考虑安装时操作人员的操作和检修方便。经过综合权衡，研究人员做出了科学合理的推进舱总体设计方案，安全调试一步到位，确保了“神八”任务的完成。

石泳还介绍说，在供电能力上，“神八”比“神七”增加了12台发电机，供电能力大大增强。在功能上，“神八”新增了交会对接的能力。

舱外摄像机：

图像处理能力显著

神舟八号与“天宫”的交会对接这一辉煌的时刻，怎么才能迅速传递给全世界?神舟八号飞船的测控与通信分系统解决了这个问题。

石泳说，经过研究，该系统采用了扩频通信方案，并通过大量试验与摸索，选择了合适的参数，最终获得了良好的通信环境。

石泳表示，“神八”的舱外摄像机可受航天员控制，且图像处理的能力比“神七”大大提高。为了满足飞船用户的要求，分系统采用先进的压缩编码体制，双路图像传输模式，大大提高了图像传输质量，保证了画面能够清晰地传回地面，让全世界人民都能看到中国航天的这一壮举。

支会对接全能读

什么是交会对接?

空间的两个航天器在同一时刻以同样的速度到达同一个地点的轨道控制过程及结果称作“轨道交会”。在空间将两个航天器对接起来形成一个航天器的事件称作“空间对接”。所谓“空间交会对接”是轨道交会和空间对接的总称。

空问交会对接技术是建立空间站最基本最关键的技术，它与载人天地往返、出舱活动并称载人航天的三大基本技术。

载人航天某型号副总设计师徐小平：这就如同一艘船要驶向远处的一个孤岛，是一个寻觅靠近的过程。但这次是一个飞行器在轨高速运行，另一个飞行器对轨发射，高速运转带来很大的难题。

交会对接是怎样完成的?

空间交会对接涉及两个飞行器，一个是目标飞行器，一个是追踪飞行器。

空间交会与对接过程一般是由地面发射追踪飞行器，由地面控制，使它按比目标飞行器稍微低一点的圆轨道运行；接着，通过变轨，使其进入与目标航天器高度基本一致的轨道，并与目标航天器建立通信关系；追踪飞行器调整自己与目标飞行器的相对距离和姿态，向目标飞行器靠近；最后当两个飞行器的距离为零时，完成对接合拢操作，结束对接过程。

北京飞控中心副总工程师李剑：变轨是为后续交会对接奠定基础。近地飞行器发射后，受高层大气阻力的影响，其轨道高度会逐渐降低。通过轨道抬升使其达到最适合对接的角度，尽量减少发动机开机，节省燃料。

交会对接有哪些步骤?

两个航天器在太空的交会和对接是两个不同过程。

上海航天技术研究院研究员、交会对接大型地面试验系统原负责人陶建中介绍，当“神舟八号”和“天宫一号”在同一时刻以同样的速度到达同一个地点顺利交会，两个飞行器的速度、位置、姿态、偏差等11个参数满足对接的初始条件后，飞行器就将停止控制，让它们根据惯性进行碰撞，整个对接过程一共大约需要十分钊，时问。

对接过程分为8个步骤：

第一步是“相撞”。在惯性作用下，8吨重的“神舟八号”与8，6吨重的“天宫一号”以每秒0，2米左右的速度进行相撞，当“神舟八号”上的丰动对接机构碰撞上“天宫一号”上的被动对接机构，对接过程正式开始。

第二步是“捕获”。当“神舟八号”主动对接机构上的对接环，接到失衡传感器发出对接指令信号后，6根滚珠丝杆就会向外推出200多毫米，对接环上安装的3对捕获锁，撞到“天宫一一号”被动对接机构相对应的卡板器，就会被牢牢地卡住。

第三步是“缓冲”。“神舟八号”对接环受到撞击后，将会通过一套传动机构，联向对接机构上的摩擦自动器和电磁阻尼器，分别吸收纵向和横向的撞击能量，进行缓冲。碰撞、捕获、缓冲三个步骤共需要人约60秒时问。

第叫步是“校正”。当“神舟八号”成功捕获“天宫一号”并实施缓冲后，“神舟八号”对接环的6根滚珠丝杆继续往外推至3000毫米，同时对两个航天器的姿态、位置和偏差等进行强行校准，校准时间约需80秒。

第五步是“拉近”。校准后，“神舟八号”对接环的6根滚珠丝杆缓缓收缩，将两个飞行器“拉近”，这一过程约需240秒。

第六步是“拉紧”。“神舟八号”和“天宫一号”的对接面上，分别安装了6组共12把对接锁，每把对接

锁的拉力达3吨。当两个飞行器被拉近后，两个对接面的12把对接锁――相扣。

第七步是“密封”。两个飞行器拉紧后，对接机构上的驱动电机将带动钢丝绳系统，将两个连接器面上的密封圈压缩，保持密封。

第八步是“刚性连接”。通过埘接锁使两个连接器贴合，实现“刚性连接”，将两个航天器组合成一体。拉紧、密封和刚性连接共需220秒。

交会对接有多难?

天宫一号在仙女般升空后，就等待着它的“情郎”神舟八号于今年11月在太空“敖包相会”，它们的这次“约会”成为了我国航天史上的首次交会对接。这项技术是未来组装火型空间站，乃至载人登月的关键技术。正因如此，交会对接技术与载人天地往返、出舱活动并称载人航天领域的三大基本技术。然而，交会对接技术难度之大或许超过大多数人的想象。

有人比喻，神八与天宫一号的对接过程，就如同太空中两列没有铁轨的高速运行的列车实现首尾相接。通俗地说就是，天宫一号以8公里／秒的速度在飞，神舟八号追上去，然后两者连接在‘起，小仪严丝合缝，还要把液、电、气通上。曾有专家说，这就好像上面放了一根针，底下用一根线，差了几百公里，最后要拿那个线去穿过那个针眼，非常困难。

而交会过程中，如果轨道测量或计算稍有偏差，就可能失之毫厘，差之千里。

交会，是让两个航天器在预定的时间同时到达一个指定的地点聚集。对接的技术相对来说更为复杂，要准确地调整高度、位置、相埘速度以及两个航天器的姿态，靠近时相对速度极慢，速度快了就会产生碰撞。还要使两个航天器轴线基本上在一条直线上，如果轴线棚筹很大，也无法完成对接。

两个航天器的轴线要求基本在一条直线上，要知道两个航天器邯距离地面300多公坐，以极高的速度运行，基本上是第一宇宙速度(7.9公里／秒)，要实现这个控制精度非常难，这对导航定位系统和对接机械都是严峻的考验。

载人航天工程总设计师周建平：交会对接技术是举世公认的航天技术难题，在国外航天器空间交会对接过程中，曾多次出现故障或失败。这次交会对接任务中，我国科研人员在飞行产品研制过程中，始终坚持“质量第一、安全至上”的原则。

还有哪些国家进行了交会对接?

目前为止，只有美国和俄罗斯掌握完整的交会对接技术。而此次对接成功后，也意味着我国成为世界上第三个完全掌握交会对接技术的国家。

俄罗斯是世界上进行航天器空间交会对接最多的国家，1971年4月6 H成功发射第一个空间站――礼炮－1号，到在轨运行达15年的和平号空间站，历时23年，共发射三代空间站。期间共进行近百次的交会对接，成功率超过90％，约有8次失败，且主要发生在初期。

美国在载人航天计划中不断研究、发展、改进和完善了交会对接技术。在阿波罗登月计划中，为了发展和验证交会对接等关键技术，美国研制并发射了双予星座号系列飞船。1995―1998年，美国的航天飞机还成功地完成与和平号空间站的9次交会对接。

载人飞船系统总设计师张柏楠：早期美国和苏联冷战太空竞赛，急于尽快验证技术，最大特点是要求快。尤其美国在载人航天发展过程中一冉在反复摇摆，政策不稳定，因而空间站建设也不是特别成熟。

而中国的最大特色也是老一辈留下的经验：目标明确、路径坚定。正是本着这样的原则，我们才‘能实现只经过9次发射就到了空问实验室阶段的快速发展。

交会对接有何意义?

空间交会对接技术的作用主要体现在三个方面。一是为长期运行的空间设施提供物资补给和人员运输服务。二是为大型空问设施的建造和运行服务。三是进行空间飞行器重构以实现系统优化。

交会对接技术的另一个重大潜在应用领域是载人登月和深空探测任务。这些任务所需运载能力巨大，通过多次发射和交会对接技术在近地轨道完成轨道转移飞行器的组装，是降低对单发运载火箭能力需求的有效途径。

载人航天工程总设计师周建平：我国进行首次交会对接，一方面要确保通过这几次飞行试验，彻底掌握交会对接技术，另一方面要通过实现交会对接的过程，为今后空问站的研制打下坚实基础。

“天神”对接技术为我国独创

中国载人航天工程办公室新闻发言人武平详解了天宫和神八交会对接的过程。

神舟八号飞船为改进型载人飞船，沿用返回舱、推进舱和轨道舱三舱结构，全长9米，舱段最大直径2.8米，起飞质量8082千克。增加了微波雷达、激光雷达、CCD敏感期等交会测量设备以及主动式对接机构，具备自动和手动交会对接与分离功能。对接机构采用导向板内翻式的异体同构周边式构型，对接后可形成0.8米的航天员转移通道。

交会对接飞行过程分为远距离段引段、自主控制段、对接段、组合体飞行段和分离撤离段。

远距离段引段自神舟八号飞船入轨后开始，在地面测控通信系统的导引下，神舟八号飞船经五次变轨，从初始轨道转移到330千米的近圆轨道，在距天宫一号目标飞行器后下方约52千米处，与天宫一号目标飞行器建立稳定的空空通信链路，开始自主导航。

自主控制段经历寻的、接近和平移靠拢三个阶段，神舟八号飞船通过交会对接测量设备，自主导航至与天宫一号目标飞行器接触，自主控制飞行过程约144分钏，。

对接段从对接机构接触开始，在15分钟之内完成捕获、缓冲、拉近和锁紧四个过程，最终实现两飞行器刚性连接，形成组合体。

组合体飞行段由天宫一号目标飞行器负责组合体飞行控制，神舟八号飞船处于停靠状态。组合体飞行12天左右，择机进行第二次交会对接试验。对接机构解锁后，两飞行器分离，神舟八号飞船撤离至天宫一号目标飞行器140米处停泊，按照对接程序进行第二次交会对接，再次构成组合体。组合体继续飞行2天后，进入分离撤离段。两飞行器再次分离，神舟八号飞船撤离至距天寓一号目标飞行器5千米外的安全距离，交会对接试验结束。

尔后，神舟八号飞船按预定返回程序飞行，返回舱返回主着陆场：天宫寓一号目标飞行器变轨升至高度约370千米自主飞行轨道运行，等待下一次交会对接。

根据交会对接任务计划安排，将于2012年发射神舟九号和神舟十号飞船，再进行两次交会对接。其中神舟九号飞船是否载人，将根据神舟八号飞行任务评估情况决策，神舟十号飞船执行载人飞行。神八升空后“先踩油门”追天宫

天宫一号飞行器经过多次轨道控制，完成平台在轨测试工作，10月30日晚上进入距地面大概343公里的近圆形交会对接轨道。30日晚上7时34分，在北京航天飞行控制中心的控制下，天宫一号飞行成功偏航180度，建立了倒飞姿态，为实施首次空间交会对接做好了准

备。11月3日1时43分，天宫一号与神舟八号首次交会成功。

航天科技集团五院神舟八号项目剐总指挥穆东明说，天宫一号与神舟八号第一次交会对接之后再行分离，之后进行第二次交会对接，以便进一步验证对接技术。“通俗地讲，就像电影《生死时速》里的镜头――两辆高速行驶的汽车在速度接近时可以挨到一起，看起来好像融为一体，专业领域有个说法是1+1=1或1－1=1。天宫一号会逐渐从350公坐的近圆轨道自然降到345公里的轨道面，在这个运行轨道上等待神八的到来。作为追踪飞行器，神八发射升空后首先高速运行，相当于‘踩一脚油门’追上天宫一号，然后降速至与天宫一号相同的速度，之后两者就可以实施交会对接了。”

神八在与天宫一号对接10天后，将进行分离，随后进行第二次对接，继续飞行约半月后，神八飞船将完成使命返回地球，而天宫一号将继续在太空翘首以盼神九、神十以及身居其中的航天员的到来。天宫与神八对接技术为我国独创

载人航天工程总设计师刷建平介绍，天宫一号与神舟飞船的对接技术是我国自主研发的技术创新。周建平表示，从总体方案上讲，我国的首次交会对接和国外当时的做法不一样。美国和前苏联当时用的都是飞船和飞船对接，看起来简单，但是飞行成本高。做三次交会对接，需要发射六次飞船。

为了完成空问交会对接，我国研制了两个飞行器，一个叫“追踪飞行器”，用的是神舟飞船，另外一个是“目标飞行器”，就是天宫一号。研制目标飞行器这种做法和国外不同的是，既要完成现有任务，又兼顾未来发展和效益，这是中国独创。

首先，飞船在轨时间都很短，所以完成一次交会对接需要两艘飞船。而天宫一号目标飞行器在轨可以飞行两年，其间计划安排三次交会对接任务。这样的话，要进行N次交会对接，发射N+1个航天器就行，而天宫一号和载人飞船的成本差不多，可以减少发射次数，降低成本。

其次，天宫一号口标飞行器就是一个小型的长期在轨运行的轨道站或是空间实验室，麻雀虽小，五脏俱全。天寓一号除了完成交会对接以外，和飞船相比，它可以提供人的访问、工作、生活的支持能力。在不久后有航天员参与的空间交会对接中，飞船和目标飞行器对接以后，人可以进入到目标飞行器里，在里面生活和工作一段时间，包括进行科学实验。如果让飞船去做这件事情则是做不到的。

除此之外，我国在研制过程中，也是把目标飞行器作为空间站技术验证的前奏。天宫一号目标飞行器采用了未来空间站需要的技术，如控制技术和电源技术，都是我国以前从未使刑过的。利用目标飞行：器，可以研制和验证空问站的平台技术、生命保障技术等。现在开始就验证空间站的一些关键技术，有利于开展空间站办案研究，为未来空间站的研发打下良好坚实的基础。

目前世界上已经成功进行过交会对接的有美国、俄罗斯、欧空局和日本，但方式不完全相同。美俄完全独立掌握了交会对接技术，欧空局和日本都是利用国际合作来完成。中国则是第三个完全独立掌握交会对接技术的国家。如果明年航天员参与的交会对接任务顺利完成，中国也将是第一个完成载人交会对接的国家。