自從1966年3月雙子座號飛船與阿金娜目標飛行器完成人類首次交換對接之後,空間交會對接技術就成為了載人航天的關鍵技術之一。掌握空間交會對接技術就等於是擁有了打開空間站大門的能力。
中國載人航天工程中首次成功完成在軌交會對接的兩個太空飛行器是神舟八號和天宮一號。
時間軸
2011年11月1日5時,長徵二號F Y8火箭託舉著神舟八號無人飛船成功發射,這次,神舟飛船將驗證一項關鍵技術,這項技術將影響以後神舟飛船的任務——空間交會對接技術。
我國採用的是導向板內翻的異體同構周邊式構型,與美國的對接機構相似。首先利用捕獲子系統實現兩太空飛行器間的導向、捕獲和初始柔性連接。另外,緩衝系統能夠吸收並緩衝對接機構與對接環推出和碰撞時的能量。最後利用密封分離子系統實現剛性連接、密封和電路連通分離。
和上代相比這艘飛船有較大的升級,在神舟八號飛船上的600餘套設備中,有一半以上進行了改進和升級,其中約有15%為新研製設備。在外觀上飛船最大的變化就是前段新增加了自動對接機構,同時還有微波雷達、雷射雷達、CCD敏感器等設備來進行對接測量。出於安全考慮,這次飛行任務並沒有航天員。
2011年11月3日凌晨,神舟八號飛船與天宮一號目標飛行器成功完成首次交會對接。這次成功對接也宣告中國成為繼美國、俄羅斯之後第三個獨立掌握空間交匯對接技術的國家。
同年11月4日,「組合體」完成第一次軌道高度維持工作。13日,「組合體」在距地343千米高的近地軌道上偏航180度,建立倒飛姿態。14日,神舟八號和天宮一號成功完第二次交會對接。15日,「組合體」完成最後一次軌道維持工作。17日,「組合體」解體,準備返航。
對接
對接是載人航天的難點之一,對接機構要在極端的外部環境下,為航天員建立一條轉移通道。
「天宮一號」和「神舟八號」的對接機構共有118個傳感器用於測量、5個控制器接發指令、上千個齒輪和軸承進行力的傳遞、18個電機和電磁拖動機構提供動力,整個對接機構由數萬個零件組成。
除了對接機構自身的可靠外,太空飛行器要想完成交會對接,就需要較高的飛行精度。為完成這次任務,我國的航天人們突破了運載火箭高精度迭代制導,空間飛行器自主相對測量技術、制導導航和控制等一系列關鍵技術。
截止目前我國載人航天工程已經完成了10次空間交會對接,自動交會對接8次,手動2次。並且天舟一號與天宮二號,首次驗證了空間繞飛交會對接和快速自主交會對接技術,這兩項關鍵驗證再次鞏固了我國空間交會對接能力,為後續的空間站任務打下基礎。