北京时间13日13时18分，天宫一号目标飞行器与神舟十号飞船成功实现自动交会对接。这是天宫一号自2011年9月发射入轨以来，第5次与神舟飞船成功实现交会对接。3名航天员随后进入天宫一号并开展相关空间科学和技术实验。16时17分，神舟十号航天员成功开启天宫一号目标飞行器舱门，聂海胜、张晓光、王亚平以漂浮姿态进入天宫一号。

　　好比让两颗飞行的子弹对上 ——航天专家详解神舟十号天宫一号对接技术细节

　　74台发动机“保驾护航”

　　神舟飞船和天宫一号的飞行与交会对接，离不开发动机，两个飞行器上共有74台发动机，全部由上海空间推进研究所研制。近日，有关专家向记者详细解读了对接时发动机的工作状态。

　　“对接非常难，别看天宫一号和神舟十号好像是静止的，其实它们都在以第一宇宙速度飞行，在这么快的速度下不但要对接上，还得绕行飞舞，对控制系统的精准度要求极高。”上海空间推进研究所顾问韩宏印说。他用了个精妙的比喻——这好比打了一颗子弹后，又打一颗，然后还要让两颗子弹接上。

神舟十号与天宫一号成功对接

　　如何做到“精和准”呢？发动机至关重要。韩宏印介绍，对接机构本身没有动力，全靠发动机控制，要求在多远的距离停就要在多远的距离停。韩宏印说，比如对接时要求5毫秒内关机，就要立刻关机，否则就会撞上。

　　天宫一号上装有26台发动机，神舟十号上有48台发动机，这些发动机被安置在特定的位置，在飞行器飞行时起到不同的作用。

　　“有两种类型的发动机，一种叫轨道控制发动机，一种是姿态控制发动机。”韩宏印说，“轨道发动机是‘长工作’，它在飞行器的尾部，工作特点就像‘长吹一口气’，推动飞行器前进，飞行器飞得高和远全靠它。”

　　姿态控制发动机主要用于调整飞船姿态，用打脉冲的方式，控制飞行器的俯仰、偏航、滚动和平移，“工作起来是类似‘啪啪啪’的‘短工作’”，韩宏印说，“相应地姿态发动机也分为俯仰发动机、偏航发动机、滚动发动机和平移发动机”。

　　在对接时，要根据天宫一号和神舟十号位置轨道的要求随时调节神舟十号的姿态。俯仰发动机在飞船的上下部，可以控制它抬头和低头；滚动发动机在切向，必要时能让飞船转起来；平移发动机则在飞船质量中心点的平面，控制飞船的平移运动。

　　为啥要给飞船安装这么多发动机呢？韩宏印说，这和飞机不一样，飞机有机翼，靠空气动力控制，而飞船在太空飞行，处于真空环境中，需要改变方向调整姿态时，全靠在各个动作控制位置安装不同的发动机。

　　他还说，在对接的电视画面里，如果观察仔细的话可以看到飞船腰部有火焰喷出，那就是飞船上的姿态控制发动机在工作，帮助飞船调整姿态。

　　八种手段保证高精度交会

　　中国的空间交会动用八种手段，保证高精度交会，这是前苏联和美国没做到的。

　　■两种卫星 一种是导航卫星。飞船上有3个国家的导航卫星的兼容接收机，把美国的GPS导航卫星，俄罗斯的导航卫星和中国的北斗导航卫星的信息接收下来计算，知道飞行器所在位置精准参数。第二种就是天链卫星，空间信息的联系都通过这种卫星，有了这种卫星，在全球任何一个位置都可以进行信息交换。

　　■两种雷达 一种是微波雷达，要求两个飞行器在满足一定的距离能够捕获到对方，自主跟踪，不要靠地面。现在我国载人航天可以做到，在远距离就能抓住对方，且神舟九号的试验效果好于神舟八号；另一种是激光雷达，飞行器相距较近距离后，启动激光雷达，精确跟踪。

　　■两种光学 设备两个飞行器的距离近到一定距离后，启动光学相机，5台光学相机把对方的姿态准确地算出来。所以自动对接就非常精确，手动对接也很精确。

　　■相距150米左右时启动摄像设备 地面上看到的图像就是摄录下来的。

　　■空空通讯 这是上海设计的，包括接收机、发射机和通常使用的程序控制与遥控，提供空间飞行器之间相互连接。

　　“我国的交会对接精度高到什么程度？”上海航天八院退休专家陶建中说：“理论上说，两个飞行器靠拢时位置、距离的12个参数横向误差允许不超过180毫米。”

　　对接的精准主要靠对接机构，这是上海航天八院805所研制的。陶建中介绍，两个飞行器在太空对接需要10分钟：碰撞捕获缓冲要60秒，强制校准80秒，用对接盘把对方拉进240秒，拉进后用12把对接锁拉紧，完成刚性连接和密封要220秒，加起来是600秒，共10分钟。我们的对接机构能精确进行这些工作，“已经完成的4次对接，由于对接精度很高，都没有强制校准，这说明对接机构自身能力很强。”

　　陶建中介绍，全世界共进行过约300次交会对接，早期美国和俄罗斯失败了近20次。1966年，俄罗斯第一次尝试无人自动对接，由于有多余物，两个飞行器碰上后没插进去；第一次手动对接，航天员方向搞反了，差了180度，没对上；第三次，相距只有200米，都看到对方了，但雷达坏了，又没对上；第四次是1971年，礼炮号飞船升上太空后对接，由于空间摩擦增大，三个撑角拉不开，又失败了。

　　“我们四次对接全都成功，原因是进行了充分的地面实验，且模拟性很高。4个大型实验设备精确实验，才能保证上天后成功。”陶建中说。

　　中科院承担神十多项任务 包括飞船“眼睛”研制

　　作为中国载人航天工程应用系统的牵头单位，中国科学院在这次天宫一号与神舟十号载人飞行任务中，承担包括空间环境效应预报、飞船“眼睛”研制等多项任务。

　　中科院空间应用工程与技术中心是中国载人航天工程空间应用系统组织实施单位，在“神十”任务中主要负责组织空间科学与应用研究中心空间环境预报分系统收集并综合分析中外空间环境探测数据，在此基础上发布远期、中期、近期的太阳活动、空间辐射、地磁指数、大气参数等预报和空间环境效应预报，在出现危急情况时发布警报，提出有针对性的空间环境预测、飞行关键事件时机选择建议、灾害性事件规避和影响减缓等措施建议，为“神十”发射、在轨飞行、交会对接以及航天员太空驻留提供空间环境安全保障。

　　“神十”任务中，中科院所属另11家科研机构也在承担多项协作配套任务：

　　由中科院西安光学精密机械研究所研制、安装于长征二号F运载火箭及“神十”飞船的箭载、船载监测摄像装置，成功获取了发射过程中助推器分离、一二级火箭分离、整流罩分离、星箭分离和推进舱外图像。交会对接试验中，船载器载摄像装置还将拍摄对接实时画面及航天员舱内工作画面。该所研制的“光学成像敏感器光学系统”，继“神八”、“神九”后，将再次导航“神十”与天宫的首次自动交会对接。

　　由中科院长春光学精密机械与物理研究所研制、安装于“神十”飞船上的TV摄像机和安装在天宫一号上的靶标，组成了手控交会对接的瞄准测量系统，成为航天员实施“太空穿针”绝技的“眼睛”，将在“神十”与天宫的交会对接试验任务中发挥重要作用。

　　由中科院上海天文台研制的激光雷达安装在天宫一号目标飞行器上，用于反射激光雷达入射光信号，配合飞船激光雷达完成两飞行器之间相对运动的精确测量。

　　依靠中科院光电技术研究所研制的激光雷达系统，“神九”成为“智能飞船”，精确发现天宫一号，并自我引导两个飞行器精准完成“太空拥吻”，“神十”任务中，激光雷达系统将继续承担此项重任。

　　卫星、飞船等中国航天器的“有机外衣”都出自中科院上海有机化学研究所，银灰色飞船“衣料”由高分子黏接剂加无机填料制成，具有耐热、抗辐射、调节温度等多种功能，确保船体和航天员安全。

　　舷窗是神舟飞船了解外面世界的“眼睛”，其制作材料必须明亮透彻，还必须能“忍受”返回舱穿越大气层时剧烈摩擦所产生的摄氏千度的高温。由中科院上海硅酸盐研究所研制的多层结构舷窗材料是一种特殊的玻璃，为避免舷窗玻璃被太空高能粒子“打花”，舷窗表面涂上防污染涂层，可确保“眼睛”始终明亮如一。
 

　　中科院上海技术物理研究所、长春应用化学研究所、金属研究所、测量与地球物理研究所、大连化学物理研究所等单位，也分别承担了“神十”交会对接照明灯、空间医学特殊材料、神舟飞船姿控发动机温控元器件、星载GPS高动态实时定位系统、载人航天器肼分解姿态控制发动机肼分解催化剂等研制任务。

　　据悉，“神十”任务完成后，中科院将继续利用天宫一号有效载荷高光谱成像仪，开展地球环境监测和高光谱数据应用研究，继续开展相关空间科学实验及空间环境探测实验。

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