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神舟八号飞船对接机构“捕获”天宫一号

　　追赶

　　停一停看一看慢慢追

　　毫无疑问，这是人类本年度最壮观的“太空大片”之一。

　　神舟八号飞船怎样加速？怎样刹车？它与汽车的地面追击、飞机的空中加油究竟有什么不同？在距地球200公里以外的轨道上，神舟八号如何追上天宫一号成为交会对接前最大的悬念。

　　在中国载人航天工程总设计师周建平的眼里，“追赶”的专业术语应该是“变轨”，整个追赶过程就是不断变轨的过程。原理很简单：飞行器的轨道越低，速度越高。所以，为了保证神舟八号飞船有一个追赶速度，其发射入轨的轨道自然要在天宫一号的下方。

　　“神舟八号追赶天宫一号并非如车辆追击或空中加油那样，单纯靠引擎随意加速减速那么简单。”载人航天工程测控通信系统主任设计师卢立常告诉记者，由于同一个轨道的速度是固定的，速度一变轨道必然改变，所以，轨道变低相当于“加速”，抬高轨道相当于“刹车”。这种独有的太空追赶方式，有意思之处在于，“不是越追越快，而是越追越慢”。

　　其实很好理解，随着一次次变轨，神舟八号的轨道逐步抬高到天宫一号的轨道高度，它的速度也就越来越慢，逐渐减速到与天宫一号同一个速度。“越追越慢的好处显而易见，可以与目标实现温柔对接。”卢立常说。

　　正所谓“欲速则不达”，这是一次真正基于最终效果的追赶。为了和天宫一号对上“秋波”，确保彼此的相对测量通信正常“沟通”，中国航天人为神舟八号设置了4个停泊点，确保追得克制、追得冷静、追得谨慎。

　　4个停泊点分别距离天宫一号5000米、400米、140米、30米，处在天宫一号的同轨道高度。每当抵达停泊点的瞬间，神舟八号就和天宫一号处在同一轨道高度，相对速度为零，神舟八号要在这个时候“停一停，看一看”了。

　　首先，要看一看各自的飞行状态是否正常，然后切换相对测量控制模式，把两个飞行器的相对姿态调整到理想状态。飞船在停泊点的停泊时间程序里预先设定好了，早到了就多等一会儿，晚到了就少等一会儿。一旦出现故障，可以在这儿等待，甚至退回到上一个停泊点，直到故障处理完毕。

　　如果一切正常，神舟八号就会降低轨道高度继续赶路，赶向下一个停泊点，形成波浪式追赶轨迹。

　　现在，经过一番刻骨铭心的追赶和凝望，天宫一号已经近在眼前，神舟八号的3把捕获锁已静静伸出，屏息等待惊心动魄的对接一刻。

　　拥抱

　　同呼吸共命运心连心

　　激动人心的一刻到来了。这一刻，与其说是相吻，不如说是拥抱。

　　在茫茫太空，高速运转的它们在那一刻拉住了对方，并紧紧相拥。

　　它们拥抱彼此的“手臂”是“异体同构周边”式对接机构。这个堪称中国航天史上最复杂的空间机构，由成千上万个零部件组成，仅仅轴承和齿轮就有六七百个。“异体同构”是指神舟八号和天宫一号上的对接机构采用同样结构；“周边式”是指机构不设置在中间，而是设置在周边。

　　据神舟八号飞船、天宫一号目标飞行器总设计师张柏楠介绍：“这种对接机构的优点是互换性，对接后通道畅通，对接机构的连接环直径较大承载能力较大，经过适当改进可以适应数百吨的航天器对接。”

　　对接机构核心部件由3把“捕获锁”和12把“结构锁”组成，神舟八号和天宫一号各有完全对称的一套。正常情况下，神舟八号先主动伸出“捕获锁”，一旦挂住天宫一号，就像锁门一样锁住了。由此，两个飞行器实现了最初的连接，同时它们内部的电磁阻力自动器也完成了两个飞行器之间的缓冲吸能和姿态校正。

　　一旦姿态校正完毕，神舟八号会伸出类似于火车车厢的连接挂钩，钩住天宫一号，最后两边的12把“结构锁”紧紧锁在一起。几乎同时，3把捕获锁打开，并内翻到原始位置，留出直径80厘米的连接通道，未来的航天员将通过这个通道进入到天宫一号。

　　然而，此时此刻仍不是松口气的时候。神舟八号已进入停靠状态，天宫一号的启控成为千钧一发的关键事件。如果不能启控，实现两个飞行器姿态、能源、信息以及内部环境的一体控制，锁紧的飞行器组合体将会处于失控的翻滚状态，非常危险。

　　目标飞行器启控，意味着在茫茫太空紧紧拥抱的两个飞行器真正“同呼吸、共命运、心连心”了。

　　首先要并网供电，实现能源的统一；其次，由天宫一号采集神舟八号飞船的状态，同时发送指令实现信息的统一；再次，给对接通道充压，实现内部气体环境的统一……当组合体完全由目标飞行器控制时，意味着我们对组合体控制技术的突破。