想要牵手不容易，原来飞船和空间站对接这么难

随着科学技术的进步，人类对外太空的探索不断深入。

空间站是一种在近地轨道长时间运行、可供多名航天员巡访、长期工作和生活的载人航天器。

为了运送航天员在太空中所需的物资、完成航天器维修以及其他科学实验活动，空间站与其他航天器的交会对接必不可少。

这也是空间站与其他的飞行器连接的唯一方法，在载人航天基本技术中占据重要地位。

地面的对接综合试验台

为了实现空间站对接，科学家们进行了无数次的实验和探索，有些国家已经掌握了相对成熟的对接技术。

今天，我们就来一起了解下空间站对接的几种基本方式，相信在了解过后，我们都会不禁为航空工程师们的“脑洞”赞叹。

空间站对接

太空中的交会对接通常发生在新发射的航天器与已在轨道上等待的空间站之间。

虽然都处于飞行状态， 但在整个对接过程中，不同飞行器各自扮演的角色并不相同。

扮演被动角色，基本不作机动飞行的飞行器被称为目标飞行器；扮演主动角色，不断调整轨道主动接近目标飞行器的，被称为追踪飞行器。

交会对接包含交会和对接两个过程，交会指两个飞行器在同一时刻、以相同速度到达空间轨道上的预定位置，是完成对接的基础。

只要成功实现对接合拢，航天员就可以打开仓门， 进行换班交接和货物运转等活动。

整个对接过程包括两飞行器的接触、捕获、缓冲、校正、拉近和锁紧密封等步骤，最终两航天器之间实现刚性连接，形成组合体 。

两空间飞行器从接触捕获至密封过程

目前国际空间站的一头有IDA-2和IDA-3对接接口，遵守国际对接准则，主要用于对接美国NASA的飞船。

另一头有三个遵守俄罗斯ssvp标准的接口，两国采用对接技术既有相同之处，又各具特点。

国际空间站的两个IDA接口

国际空间站的三个ssvp接口

美式对接结构

美国的阿波罗登月工程和天空实验室采用的都是异体同构周边式对接结构。这种对接结构包括软对接和硬对接两部分。

软对接包括一个软对接环，上有3个引导花瓣和撞锁的撞扣。硬对接包括硬对接环，上有12组硬对接钩子和3组硬对接插销。

异体同构周边式对接结构视图

软硬对接环及其上的引导花瓣 插销和撞锁等结构

与空间站不同，作为追踪飞行器的飞船，其软对接环可以伸缩，并能上下左右随意移动，调整飞船和空间站的相对位置，直至找到一个相对合适的位置。

此时，飞船上伸出的软对接环会首先与空间站进行对接，接着两个软对接环上的引导花瓣互相插入，并将上面的撞锁锁住，将飞船和空间站锁在一起，完成软对接环的对接。

航天飞船的软对接环伸出 准备与空间站软对接环对接

软对接环对接完成后，飞船会根据空间站接口上的十字辅助图像继续调整自己的位置，当从飞船上看该十字图案恰好在中心位置时，便可以开始硬对接。

硬对接环上的3组插销装置可保证硬对接处于准确位置，硬对接实现后，两边的12组钩子也会完全钩上，这也标志着飞船和空间站对接成功。

从航天飞船上观察十字图案处在中心位置

俄式对接结构

在俄罗斯的对接结构中，钩子和插销等部分与美式的基本类似，最大的独特之处在于俄罗斯的飞船头部都有一个尖端，同时在空间站接口上有一个弧形滑槽。

当飞船的相对位置不够准确时，其头部的尖端能够顺着空间站接口处的滑槽滑行，直至飞船移动到正确的位置，再开始软对接和硬对接过程。

毋庸置疑，俄式对接对滑槽材料的强度、熔点等各方面的性质都有较高要求。

这种对接结构较为简单、应用较早，广泛用于礼炮系列、和平号空间站和国际空间站俄罗斯部分。

航天飞船的尖端可顺着空间站上的滑槽滑行

我国的空间站对接技术发展

2011年11月3日，神州八号载人飞船与天宫一号成功实现空间交会对接 ，标志着我国成为继美国和俄罗斯后第三个独立拥有和掌握交会对接技术的国家。

我国采用的是导向板内翻的异体同构周边式构型，与美式机构相似度较高，利用捕获子系统实现两航天器间的导向、捕获和初始柔性连接。

缓冲系统能够吸收并缓冲对接机构与对接环推出和碰撞时的能量，最后利用密封分离子系统实现刚性连接、密封和电路连通分离。

我国的对接产品

此后，我国的航天技术水平不断发展进步，作为航天技术的基本关键技术之一，空间站技术也在不断改良。

在为祖国航天事业取得的成就感到自豪的同时，我们是不是也要感慨航空工程师们精妙的构思与设计呢 ！

来源：北京科学中心