“太空之吻”团队获上海科技特等奖！他们导演了中国空间站的“太空芭蕾”

有人浪漫地把空间站与飞船的对接比喻成“太空之吻”，然而用“万里穿针”来描述可能才更贴切——跋涉万里、奔赴太空的飞船有如一根“线”，在轨飞行的空间站则是那根“针”。虽然双方合计“体重”达数百吨，且都以2.8万公里的时速飞驰，但要慢慢接近，最终以毫米级精度“合体”，甚至后续还要进行“太空转体”……可以说，400公里高空完成的这场表演，代表了人类顶尖的智慧和技术。

在中国载人航天工程“三步走”战略中，空间对接与转位技术是从“第一步”迈向“第二步”“第三步”的关键支撑，直接关系到空间站建造及在轨常态化运营。今天（8月26日），由中国航天科技集团有限公司上海航天技术研究院研制的对接与转位机构，被授予2024年度上海市技术发明奖特等奖。

一“吻”梦圆太空

交会对接是载人航天工程中难度最大、也最吸引人的环节之一。如果无法实现对接，那么建造由多个舱段构成的空间站、为其提供物资补给、航天员轮换等，都无从谈起。

1992年9月，中央决策实施载人航天工程，确定了“三步走”战略。当时放眼世界，空间对接技术只有美、俄两国掌握，其他国家或者航天组织在该领域始终未能突破。

在这种情况下，1995年初，上海航天技术研究院成立对接机构研制队伍。1996年，作为后来团队领军人物的张崇峰从哈工大加入团队。面对国内在相关领域一片空白、国外对技术严加封锁的局面，他带领不到10人的团队立下誓言：“一定要做出中国人自己的对接机构。”

历经15年艰难险阻，2011年11月3日，神舟八号飞船与天宫一号首次交会对接，取得圆满成功。我国由此成为世界上第三个独立掌握交会对接技术的国家。

自那以后，团队进一步深耕对接技术，不断承接新任务，研制新型号，交出新答卷。

2017年4月22日，天舟一号与天宫二号空间实验室首次在轨交会对接取得成功，第二代对接机构完美首秀；

2021年6月17日，神舟十二号首次实施快速交会对接；

2022年6月5日，神舟十四号完成首次径向对接；

2022年7月24日，问天实验舱与空间站组合体成功对接，创下我国航天器交会对接最大“吨位”纪录。

如今，空间对接机构已成为我国空间站的“金牌产品”。上海航天技术研究院研制的对接机构已圆满完成36次交会对接任务，为我国空间站的建造及运营保驾护航。

卓越背后的细节

从无到有研制对接机构，是一场充满挑战的征程，而这场征程始于对无数细节的求索。

起步之初，为充分研究和论证对接机构的技术方案，张崇峰带领团队花了3个多月撰写论证报告，搜集的各类资料装满了整整10个大箱子。最终，团队提出了适应性高、承载能力强、人货通行方便的“异体同构周边式对接机构”方案。

要在茫茫太空“万里穿针”，首先得构建一个模拟太空的试验环境。为此，团队亲赴泰山花岗岩矿区，花了一个多月挑选出2块70多吨的巨石，随后又用5个多月时间加工成两个20吨重、极为平整的平台，表面高低起伏不超过3微米。两台8吨重的巨大飞船模型置于其上，手指轻轻一点，就可自如移动。

整个研制过程中，团队打造了整机特性测试台、缓冲试验台、综合试验系统、热真空试验台等4台大型专用设备，一直沿用至今。

2011年神舟八号与天宫一号首次交会对接后不久，还未来得及休整，团队立即启动研发2.0版的适用于货运飞船的对接机构。由于要服务未来的空间站，第二代对接机构必须适配8到180吨的各种飞行器。如此“大吨位”的“太空之吻”，势必要求对接机构具备很强的缓冲耗能能力。

对此，团队系统性地提出了“可控阻尼”方案。最终，2017年4月22日，天舟一号与天宫二号成功实现在轨交会对接，第二代对接机构完美首秀。

挑战“超级转体”

随着载人航天工程进入空间站建造阶段，新的挑战又摆在他们面前。

按照我国空间站的构型设计，将陆续发射两个实验舱与核心舱节点舱对接，然后相继“靠泊”在其两侧，形成“T字”构型。若要一步到位，意味着实验舱须直接从侧面“撞”向核心舱节点舱，在太空微重力环境下，这种冲击很容易使空间站姿态失稳。

作为应对，上海航天团队提出了国际首创的“平面转位方案”。简单说，就是让第一个实验舱先与核心舱节点舱轴向对接，稳稳组成“一字型”，再通过“太空转体”变成“L型”；随后，再发射第二个实验舱并重复上述“对接+转位”的过程，最后形成“T字”基本构型。

这个方案对空间站组合体的扰动最小，但设计难度大、地面试验任务复杂，特别是要由百公斤级的转位机构带动20余吨级的实验舱，转位时必须启得柔、转得稳、停得准，否则任何轻微晃动都可能对空间站姿态带来严重影响。

如果说之前的对接是“太空芭蕾”，那这次“对接+转位”堪称是包含一系列高难度动作的“太空体操”。一路走来，研制团队不断优化改进技术，提出“缓起”“缓降”等技术方案，自研了相应的转位机构硬件，从工程样机到可靠性件、结构件、热控件、鉴定件、正样件……

2022年9月30日、11月3日，问天实验舱、梦天实验舱相继完成转位，三舱相拥于太空，我国空间站“T字”基本构型正式组装完成。

如今，我国空间站已进入应用与发展阶段，飞船天地往返实施常态化发射，而每次对接与分离，都离不开研制团队在地面的精心准备和实施。30年来，他们用创新和坚守诠释着航天精神。