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  “天宫一号”与“神舟八号”空间对接使中国变成全球上第三个自主掌握并成功实施航天器空间交会对接技术的国家。但这次对接也有许多疑问有待解答。

  两个重量极大的飞行器，它们距离地面300多公里，在茫茫太空中以比子弹还快数倍的速度飞行，要完成无缝对接，无疑是一项巨大的挑战。

  北京大学地球与空间科学学院教授肖佐和记者说，为了稳妥起见，尽量做到万无一失，中国航天史上的首次交会对接采用了最为稳妥的方案，即通过5次调轨、4个交汇点的设置来完成本次交会对接。

  然而让很多人疑惑不解的是，“天宫一号”和“神舟八号”并没有先运行在同一轨道上而后实现对接。

  很多人都知道，现在飞机实行空中加油时，能够最终靠空中加油机及需要加油的飞机在同一条航线的加速或者减速让其会合，然后在调整到加油的合适位置时实施加油。另外在同一条马路上，如果有两辆汽车行驶，只要前面的汽车减速或者后面的汽车加速，两辆汽车就能轻松实现对接。

  如果“天宫一号”与“神舟八号”实行这样的交会对接方式，是不是就要容易得多呢？

  中国东方红航天卫星公司总工程师张永维研究员在接受记者正常采访时表示，如果从理论上讲，“天宫一号”与“神舟八号”有直接发射到同一个轨道运行的可能性，但是在发射“天宫一号”以后，对后来发射的“神舟八号”要求就比较高，其发射时间、地点及角度都要比现在要求高得多，因此在现实中可操作性的难度更大。

  而肖佐也和记者说，就算“天宫一号”与“神舟八号”能够发射到同一轨道上运行，由于它们都是以近似第一宇宙速度（7.9公里/秒）运行，这就让它们不能像运动场上同一跑道上的两名运动员那样通过你追我赶的方式接近。

  也许有人会问：如果对“天宫一号”或者“神舟八号”的工作速度予以调整，它们在同一轨道上能否实现接近？

  “这种可能性也很小。”《国际太空》杂志执行主编、航天专家庞之浩解释说，航天器在环地轨道上飞行，如果突然加速，其轨道就会升高，如果突然减速，其轨道就会降低，它们不可能在同一轨道上接近。

  “在这样的背景下，‘神舟八号’就采用了比‘天宫一号’更低的轨道飞行的方式。当‘神舟八号’飞船发射升空后，先后经历5次变轨，其在地面引导控制下调整到处于‘天宫一号’后下方约52公里处时，二者建立直接通信联系，‘神舟八号’通过自身的计算机自主控制然后通过减速抬升轨道、调轨继续接近‘天宫一号’，并在距离‘天宫一号’5公里、400米、140米、30米时共设立4个停泊点，而后在自动控制状态下和‘天宫一号’实现交会对接。”庞之浩说。

  在“天宫一号”与“神舟八号”相继上天以后，它们就像漫步于太空之中的牛郎与织女，而要让它们走到一起实现交会对接，就要有个“红娘”。谁在牵线搭桥做这些工作呢？这位“红娘”就是中国航天科工二院25所研制的交会对接微波雷达。

  要能够成功给“天宫一号”及“神舟八号”充当“红娘”，并不是普通的雷达能够做得了的。虽然本次神舟携带的有激光雷达，其能够直接进行立体成像，但因为在大气中衰减严重，所以探测距离较短。相对而言，微波雷达的功能强大，它受电磁干扰小、探测距离远、精度较高，但对近距离的测距精度、测速精度又要差一些。因此，中国航天科工二院25所的专家们认为，如果能研制一款近、中、远距离都具备高精度测量参数的微波雷达，就很完美了。他们经过多年的研究和大量的实验验证，终于研制出了该款雷达，该雷达的测量范围上至百余公里，下至数十米，在如此之大的跨度中，它的测距精确程度能够达到一把尺子的长度，而其速度测量的误差更是微乎其微。其次，除了如此卓越的性能，该雷达具有体积小，重量轻的特点，整个装置几乎只有iPad2大小。正是该微波雷达充当“红娘”，为“天宫一号”与“神舟八号”的成功交会对接立下了汗马功劳。

  当然，在“天宫一号”与“神舟八号”的交会对接过程中，激光雷达、GPS差分接收机、光学成像敏感器、对接敏感器等一些先进测量设备也发挥着及其重要的作用，并且在近距离的状态下，光学成像敏感器、对接敏感器等将充当主要的角色。

  庞之浩和记者说，人类历史上航天器的首次交会对接并不是自动交会对接，而是以手动交会对接的方式。1965年12月15日，美国“双子星座”6号飞船在航天员的操作下，和“双子星座”7号飞船实现了世界上第一次有人空间交会。直到今天，手动对接依旧是美国航天器最为主要的对接方式。

  不过庞之浩表示，原苏联及现在的俄罗斯则更为重视自动对接的方式。1967年10月30日，苏联“宇宙”188号飞船与“宇宙”186号飞船在太空第一次实现自动对接。此后自动对接就一直是他们最为主要的对接方式，在航天器有人参与的情况下，也只有自动对接不成功，才采用手动对接的方式，直到今天依旧如此。

  手动交会对接与自动交会对接，究竟谁优谁劣？庞之浩认为并没有确定的答案，从技术的层面上讲，它们也是各有千秋：用手动控制来完成空间交会对接成功率高，但缺点是上班时间长，从几个小时到几天，而且劳动强度很大，此外还受空间环境条件的严格限制，例如没有光照，手动的对接就很难予以实施，而自动控制来完成空间交会对接不需考虑人员的安全和救生问题，因此安全性更高，但需要分布很广的地面站或中继卫星，花费巨大。

  庞之浩认为，由于中国是第一次进行交会对接，在进行的过程中不确定的因素较多，为了能够更好的保证航天员的安全，第一次对接就采用了自动对接的方式。

  不过庞之浩表示，在未来，中国将采取了自动与手动相结合的对接方式，这样其交会对接的灵活性、可靠性与成功率都会更高，这也是未来航天器交会对接的主流方式。

  专家表示，分离在航天器交会对接实验的过程中同样是一个至关重要的环节，如果该技术不成熟，神舟飞船就无法返回地球。

  因此，我国专家为“天宫一号”与“神舟八号”的分离设置了几乎万无一失的方案。首先在其对接完成后，捕获锁就退到初始位置，只保留结构锁，以保证两个航天器的随时分离。在执行分离指令时，由飞船锁钩自动解锁，若飞船锁钩自动解锁失效，则由天宫锁钩解锁。如果钩锁失效，则用火工品炸断飞船锁钩，仍无效，最后的选择就是把天宫的锁钩炸毁。不过这样天宫的对接机构将永远失效，无法迎接下一艘飞船。

  庞之浩透露，“天宫一号”与“神舟八号”分离的最初动力来自于对接机构上对称的两对粗壮的分离弹簧，这两对弹簧就在对接机构的对接面上。在首次“太空之吻”结束后，神八和天宫形成了组合体，这四根弹簧随之会被压缩，储存能量，直到大概12天以后神八和天宫分离时，弹簧才被释放，这样在弹簧的作用力下，两个飞行器就会以一定的速度和角度分离。

  “接下来，‘神舟八号’上的4个反推发动机也会将‘神舟八号’反推到离‘天宫一号’更为安全的距离。”庞之浩说。

  肖佐表示，在航天界，空间交会对接至关重要。该技术也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。中国只有熟练掌握该项技术，建立空间站才能成为现实。

  庞之浩和记者说，中国掌握航天飞行器的空间交会、对接及分离技术对中国未来进行月球或者火星等更为遥远的宇宙空间进行探测也具备极其重大的作用和意义。

  例如，中国未来在机器人及航天员登陆月球进行科学探测时就需要熟练掌握空间的交会对接技术，宇宙飞船在飞抵月球预定轨道以后，接着指令舱会释放登陆舱登陆月球，而指令舱需要停留在环月轨道上等候机器人或者宇航员在月球完成工作任务以后乘坐登陆舱返回，在这样的一个过程中，首先是指令舱与登陆舱的分离，完成月球勘探任务以后则又是它们之间的对接，整一个完整的过程的控制与执行比现在空间站与神舟飞船之间的对接难度要大得多，如果对交会对接及分离的技术出现问题，登月机器人或者宇航员就无法返回地球了。

  “另外在未来，我国登陆月球、火星或者其他星球实施探测时，有时宇宙飞船或者其他探测器的规模比较庞大，而采用超大火箭一次将其发射不仅难度大，成本也高，而使用较小火箭将需要发射的航天器结构分次发射到地球轨道，然后再将其组装飞往目的地，相对就非常容易，成本也可以降下来，但是这就要求我们对航天器的空间交会对接技术有非常熟练的掌握。”庞之浩说。

  无法忽视的一个事实是，美国、俄罗斯(前苏联)均在上个世纪60年代就进行了交会对接，世界上迄今已经有过300多次空间交会对接，而中国当前所进行的才是美俄40多年以前已经进行过的事情。肖佐和记者说，在“天宫一号”与“神舟八号”的对接过程中，由于先进计算机系统与监测系统等新科技方式的应用，中国现在的整个交会对接变得更安全可靠，但是就交会对接本身而言，使用的是目前国际上已经很成熟的技术方式。

  据了解，美俄两国早期的交会对接试验，碰撞事故层出不穷。就在1997年，俄罗斯的进步飞船与和平号空间站还发生了相撞，使空间站上的光谱号舱被迫关闭。这次碰撞也加速了和平号空间站失效坠毁的进程。

  庞之浩表示，当前中国所要做的就是逐渐完备航天器对接的技术，力争达到国际领先的水平，从而避免美俄类似对接事故的发生。

  身穿白色舱内航天服，躺卧在狭小椅盆中，身体被束缚带紧紧固定……“神舟八号”飞船发射升空后，很多人看到舱内被放置了两个形体假人。

  虽然中国的神舟号系列飞船已能实现载人航天并安全返回，但是庞之浩表示由于“神舟八号”执行首次空间交会对接任务，其担负的任务性质也发生很大变化，存在一定安全风险，为了安全起见，没有上航天员。

  不过为给以后航天员上天实施交会对接任务做准备，“神舟八号”飞船按照载人标准配备了两个形体假人，用于模拟航天员飞行状况。

  据悉，这两个形体假人各重75公斤，按真实飞行状态穿戴舱内航天服，服装上安装了生理测试盒，能够模拟产生心电、呼吸、体温、血压等生理信号，经采集传输后，下传到地面。

  据介绍，在线大生理指标密切关系到航天员飞行时的身体健康，需要实时监测，供地面医监医生分析。在执行航天任务时，航天员也会24小时穿着生理信号测试背心，随时下传自己的各项生理指标。

  由于“神舟八号”飞船没有航天员，不会真的产生心电、呼吸、体温、血压等生理信号，因此研究人员采用拟人生理信号主机模拟发出这些信号，以考核信号传输链路是不是正常，为下一步载人飞行做验证。但是很显然，其传输的信号由于并不是航天员真实生理数据，数据本身并没什么参考价值。

  鱼香肉丝、宫爆鸡丁、水煮鱼片……这是未来航天员在太空中一日三餐的部分菜谱，而烹饪这些佳肴，只需把食品放置在舱内一个长、宽、高均不足30厘米的银白色容器内，就能自动完成。

  航天专家透露，这款为神舟飞船量身定做的食品加热装置，重量仅仅4.4公斤，拥有非常良好的抗冲击、抗震动性能，既小巧，又实用，因此被航天员亲切地称之为迷你“太空厨房”。科研人员介绍，将来飞船还能增加液体加热装置，随时为航天员热上一杯苹果汁、果粒橙或纯净水……

  记者了解到，“神舟八号”不仅装配了“太空厨房”，还设有微型“太空医院”为未来航天员飞天之旅提供较为可靠保障。

  据悉，该微型“太空医院”主要是通过生理测试盒、心电记录装置、医监生化检测装置、质量测量仪，监测航天员的心电、呼吸、体温、尿液等各项生理指标，并将数据自动分析后传送至地面设备，以便地面人员对航天员的身体健康情况进行实时监控。此外，还有一台特别的太空健身器神经肌肉刺激仪，协助航天员进行肌肉疲劳恢复。

  按照中国航天计划，在未来的神舟九号或者十号的发射过程中，中国的航天员将会上天手动操作让飞船与“天宫一号”实现交会对接，谁会成为执行这一任务的航天英雄呢？

  截至目前，这显然还是一个谜题。最近，航天员系统总指挥兼总设计师、航天员科研训练中心主任陈善广透露，现在我国航天员正在接受交会对接任务训练，第一批航天员将是这一阶段交会对接任务的主力。

  据了解，选定于上个世纪90年代中期，包括杨利伟、翟志刚等在内的我国第一批航天员共有14名，全部为男性，目前均超过40岁，已经积累了十分丰富的航天任务训练经验。但是谁会去执行我国航天器的手动交会对接呢？现在依旧没有答案。

  另外在2010年，我国已经选定了第二批航天员名单，共5男2女。陈善广透露，截至目前两名女航天员已经通过了飞行乘组的初步选拔。对这两名女航天员而言，这在某种程度上预示着她们的航天之路慢慢的接近。但是她们是否会参与执行未来我国航天器的首次手动交会对接呢？目前也还是一个未知数。

  陈善广表示，现在手动交会对接技术已是我国航天员训练的重点。在手动交会对接中，航天员要根据电视图像、位置距离速度等信息来判定两个航天器的姿态并在规定时间内完成对接任务，对航天员眼手协调性、操作精细性和心理素质要求特别高。因此，要对航天员进行反复的严格的训练，一般要经过数百次到上千次的训练才能满足要求。

  测控通信系统设计师王瑞军透露，由于我们的飞船和国际空间站上的对接机构都是“异体同构周边”式结构，只要我们拥有和他们一样的评判标准，我们的飞行器应该能和国际空间站对接。

  在另外一个方面，我国的神舟飞船系列也表现出了良好的性能。从1999年“神舟一号”无人飞船开始，我国已经成功发射并回收7艘神舟飞船，成功率达到100%，另外通过几次载人航天的测试和随后的改进，目前我国的神舟飞船已经构建了完善的生命保障系统并能够给航天员提供一个舒适的航天环境，它已经变成了名副其实的“太空巴士”。

  “将来，如果有相关合作及任务需要，我国航天员就可以乘坐我们自己的‘太空巴士’去国际空间站。”庞之浩说。

  在另一个方面，将来中国的神舟系列飞船也可以像商品一样出售给美国等一些需要往返国际空间站的宇航员使用。2011年，美国的航天飞机退出历史舞台，目前往返国际空间站的只剩下俄罗斯的联盟号宇宙飞船。

  苏联和俄罗斯的“联盟”系列飞船至今已使用40多年，可容纳3名宇航员，也可改造为货运飞船。与航天飞机相比，“联盟”飞船结构相对比较简单、技术成熟过硬、制造周期短，是经久耐用、性能好的航天运载工具。从1971年6月“联盟”11号飞船坠毁以来，已40年未出现重大事故。

  但是在美国的航天飞机退出历史舞台以后，俄罗斯的联盟号飞船就开始大幅涨价。记者通过调查了解到，按照美俄两国目前即将到期的合约，俄罗斯目前的收费标准是每人5600万美元。而根据双方今年新签订的协议，俄罗斯在2014年到2016年将为美国运送12名宇航员前往太空站，总价值高达7.53亿美元，平均每名宇航员支付的航天路费将近6300万美元。

  “但是未来，我国的神舟飞船有可能成为美国等一些国家宇航员上天的另外一种选择，只要我们慢慢地加强其可靠性与安全性，它将会成为俄罗斯联盟号的一个有力竞争者。”庞之浩说。

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