“太空之吻”不浪漫

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年度“热词”

2011年，“神舟八号”与“天宫一号”顺利完成“太空之吻”，使“交会对接”成了一个“热词”。其实交会和对接是两个完全不同的动作。所谓交会，是指两个独立的目标飞行器从各自不同的轨道，飞到同一个轨道面上，然后相互不断接近，直到两者的相对速度在0.35米/秒以下。只有满足了这个条件，接下来才能开始对接。否则“太空之吻”无从谈起。

当两个目标飞行器发生接触，面对面地开始贴近，称之为“捕获”，其标志是将对方用捕获锁卡住。然后，再经过校直、缓冲、对准，两者才能拉紧；最后，用8把对接锁锁住，使两个目标飞行器最终合为一体，“对接”才算完成。

从技术上来说，空间交会对接的控制方式有4种，但实质上，可归结为人工控制方式和自动控制方式两大类。前者适用于载人航天器，例如，为空间站运送航天员。后者适用于不载人的航天器，例如，为空间站补充货物，带走垃圾。迄今为止，美国较多应用人工控制方式，而前苏联与俄罗斯则主要采用自动控制方式。我国的“神八”与“天宫”的交会对接用的是自动控制方式，而“神九”与“天宫”则将采用人工控制方式。

历尽艰难

很多人以为，“太空之吻”很浪漫，其实一点儿也不。刚开始，飞船上没有计算机，轨道上没有中继卫星，地面上的测控站数量也很有限；由于条件非常简陋，技术很不成熟，以至于早期的太空对接大多以失败告终，一些优秀的宇航员甚至为此付出了生命的代价。

1966年，前苏联不载人系列的第一艘飞船出师不利，好几个系统出了故障，导致返回舱无法着陆。在随后的试验中，运载火箭发射到一半便在空中爆炸，导致发射场两人死亡。在解决了这些问题之后，1967年4月，联盟1号上天，这是它第一次载人飞行。然而，由于返回降落伞出了问题，宇航员卡马洛夫永远留在了太空轨道上，再也没有返回地球。

1967年9月30日，前苏联的两艘无人飞船先后升空，并在进入轨道的第一圈就开始交会、捕获。当时的无线电通信系统显示：对接成功。一切如此顺利，以至于地面专家都不敢相信自己的眼睛。然而遥测系统随后传回的数据显示：对接机构的驱动没有拉紧到底，还留有几厘米。事后发现，这是对接机构的螺杆把遮挡灰尘的薄膜卷进了螺母内造成的。前苏联的第一次无人对接，就这样毁于一张薄膜。直到1968年4月，才第一次真正完成无人对接。

1968年8月，载有一名宇航员的联盟3号与无人的联盟2号，试图实施人工控制的交会对接。由于3号飞船刚入轨，宇航员还没适应太空失重就开始交会，加上交会是在夜晚进行，47岁的宇航员不戴老花眼镜只能看到前面不明亮的闪光，而不能阅读操作指南，最终结果当然只能是失败。到了1969年，吸取了上次失败的教训，载人的联盟4号与5号终于成功实现了人工控制的交会对接。但由于当时的对接机构中间没有通道，因此，联盟5号的三名宇航员，不得不通过太空行走，爬到4号飞船上去与那里的宇航员会合。

必经之路

载人航天器的发射与返回、空间出舱活动、交会对接，是载人航天的三大基本技术。不论是俄罗斯的“联盟号”飞船，还是中国的“神舟”飞船，作为一种天地往返的运输工具，它们在太空的时间都待不长，一般不会超过7天。为什么呢？首先，它们携带的燃料不多，带多了火箭的负担太重。其次，宇航员日常消耗的氧气、食物量很大，处理他们的排泄物也是大问题。更何况飞船内部空间有限，稍大一些的实验也做不了。所以，如果需要航天员在太空完成一些长期的任务、复杂的试验，就需要一个长期有人照料、空间足够宽敞的航天器。

而建成这样的航天器仅仅靠一次发射是不可能完成的。众所周知，“和平号”空间站总重100吨，国际空间站总重超过了400吨，而“天宫一号”才8.5吨。但为了确保“天宫”顺利升空，我国还专门对“长二F”火箭进行了改造。试想，若要一次性发射400吨重的航天器，那得要多大的火箭？因此，空间站的建造，只能通过多个舱体在太空交会对接才能最终实现。为建成后的空间站接送航天员，提供补给，也只能通过飞船与之交会对接才能完成。

太空垃圾

空间站在轨时间越长，不可预测的因素就越多，风险也随之加大。你可能已经注意到，最近几年，不断有科学家遥控机器人，为远在千里之外的病人成功进行手术的报道。实际上，此项研究的最终目的，是为了实现能给正在空间站，甚至是飞往火星的飞船上的宇航员实施小型手术。因为航天员毕竟也是吃五谷杂粮的人，难免也会生病。因此，尽管国际空间站的生命保障系统目前也没有完全解决“看病难”的问题，但它仍然是我们必须重视和解决的。

但对整个空间站和宇航员而言，最大的安全威胁来自越来越多的被称为“太空垃圾”的空间碎片。空间碎片是人类太空活动的产物，包括完成任务的火箭箭体和卫星本体、火箭抛弃物、发生碰撞的飞行器产生的碎片等等。它们是地球空间环境的主要污染源。由于这些碎片都以7.8千米/秒的速度在高速飞行，一旦与空间站发生碰撞，后果将非常严重。例如，一个直径1厘米的金属片与飞行器相撞，就像一辆时速为120千米的汽车撞到墙上一样可怕。因此，如何妥善处理空间碎片，确保太空活动安全，是人类面临的共同挑战。

确保安全

目前，国际上处理空间碎片主要有减缓、防护、预警三大手段。减缓是指减少飞行器发射，对于废弃不用的飞行器则尽量使其进入大气层自毁。而保护则有个“度”的问题，不能设想为了增强抗撞击性能，而让空间站穿上一身厚重的铠甲。目前正在运行的国际空间站，平均每年有70次碰撞预报，而它本身只具备对直径1厘米的空间碎片的防护能力。因此，对于大一些的空间碎片，只能采取规避办法；让航天员躲进常年停靠在空间站的救生飞船中，形势危急时就启程返回地球。

美国宇航局已把碎片监测作为一项常规的工作内容。目前他们已对所有超过10厘米的碎片进行监测，同时力争在10年内达到对1厘米以上的空间碎片进行监测。中国的载人航天也已经将对空间碎片的监测、预警和规避纳入工作体系。这意味着，我国航天器的在轨安全得到了进一步的保障。实际上，在“神八”任务的实施过程中，每天都在未来3天的空间碎片预报。交会对接实施时，如果有预警，可以有两种选择，一是改变对接线路，二是退出对接程序，到时机合适时再启动程序。

载人航天安全第一。中国的载人航天器运行轨道多选择距地面300多千米的低轨道。这个高度的轨道有不利的一面，由于存在大气阻力，会导致航天器的飞行速度衰减得比较快；需要经常进行轨道维持，控制难度较大。但同时也存在有利的一面，对于较大的碎片而言，由于衰减速度快，会很快进入大气层烧毁；这样一来，这个高度的轨道就具有了自净能力。

值得期待

与载人飞船相比，空间站规模大，在轨运行时间长，可以提供地球上不具备的科学研究条件。其微重力、高真空、高位置等条件对材料学、生物学、制药业，对地球科学、外太空探索等都具有特殊的意义和无可替代的优势。设计中的中国空间站总重量为60吨级，可容纳6人同时开展工作。如果把杨利伟乘坐的“神五”返回舱比做一居室，费俊龙和聂海胜开展活动的“神六”返回舱和轨道舱比做两居室，则“天宫”就相当于套房，而未来的中国空间站就相当于别墅了。

你可能会问，建造空间站究竟能给咱们普通百姓带来什么好处？由于没有自己的空间站，我国的生物制药业远远落后于西方发达国家，就是一个典型的例子。可以预期的是，中国未来的空间站将为发明和制造挽救人们生命和健康的药物作出重要贡献。至于在半导体、特种材料、天文学、对地观测等方面带来的好处更是数不胜数了。

虽然中国目前的航天员都是职业航天员，但不久的将来，前往我们自己的空间站，不再需要像选拔航天员那样严格的身体条件，只要基本身体条件合格就可以上去。对正在运行的国际空间站来说，这一点已经成为现实；对未来咱们自己的空间站，同样值得期待。