相聚時難別亦難 且看太空「相別離」
——專家詳解「神舟八號」與「天宮一號」分離細節
新華社上海１１月１３日電（記者張建松）「神舟八號」與「天宮一號」攜手遨遊太空已近兩周，１４日它們將迎來第一次太空分離、第二次太空交會對接任務。記者來到兩個太空飛行器對接機構的研製單位——上海航天技術研究院，詳細了解它們將如何在太空「相別離」。
利用彈簧力將兩個太空飛行器輕輕推開
據上海航天技術研究院研究員、交會對接大型地面試驗系統原負責人陶建中介紹，「神舟八號」與「天宮一號」成功交會對接以後，兩個太空飛行器組合體的連接主要依靠對接面上１２把對接鎖，每把對接鎖的拉力３噸，共３６噸，這１２把對接鎖由兩組對接鎖系電機驅動。
「當『神舟八號』與『天宮一號』組合體的對接機構控制器接到分離指令後，對接鎖系就將執行分離指令，實施解鎖動作，時間需要３－４分鐘；對接鎖解開後，將通過對接面上４個被壓縮的彈簧推桿的彈簧力，將兩個８噸多重的太空飛行器輕輕推開。」陶建中說，「這個彈簧力並不大，只有幾百牛頓，相當於幾十公斤。兩個太空飛行器被推開後，將保持一定姿態，緩緩分離，直至準備執行第二次交會對接任務。」
在浩瀚無垠太空，讓兩個交會對接的太空飛行器組合體成功分離，是保證太空人安全返回地球的前提。上海航天技術研究院在對接結構設計中，採取了多種「冗餘」措施以確保太空飛行器組合體分離，如果自動分離不成功，還可以採取手動分離或火工品分離。
自２０世紀６０年代以來，全世界共進行了３００多次太空交會對接活動，太空飛行器上所使用的對接機構主要有兩大類：一類是「異體同構周邊」式對接機構，另一類是「錐－杆」式對接機構。瞄準世界先進水平，我國對接機構採用了導向板內翻式的異體同構周邊式構型。
據陶建中介紹，我國自主研製的對接機構與「國際空間站」、「和平號」空間站、太空梭、「聯盟號」飛船等太空飛行器所使用的對接機構兼容，在對接原理、構造、結構尺寸上都保持一致。將來，如果我國要與國外進行太空合作，對接機構只需進行適應性的接口協調即可。
對接機構在地面已進行６４７次分離試驗
交會對接是航天領域中一項技術複雜、規模龐大、變量參數多的控制技術，為了得到一個高度可靠並且有容錯和診斷功能的系統，在地面進行仿真模擬試驗是一個有效途徑。
目前，我國太空對接的地面模擬技術已躋身世界一流。由上海航天技術研究院牽頭，匯集國內多家單位研製開發的空間對接機構緩衝試驗臺、綜合試驗臺、整機特性測試臺、熱真空試驗臺四個大型試驗設備，能完整地將太空飛行器在太空對接分離的每一步模擬出來。
「『神舟八號』和『天宮一號』對接機構在『上天』之前，已經在地面上進行１１０１次對接試驗、６４７次分離試驗。」陶建中說，「我國第一次太空交會對接任務完成得十分完美精確，所有步驟均按設計狀態進行，沒有一處差錯，沒有動用一個預案。」
１１月３日，「神舟八號」和「天宮一號」在太空相撞後相互「捕獲」的時間為１．０４５秒。為了驗證我國太空對接的地面模擬技術，上海航天技術研究院５０９所模擬了當時的太空條件，進行了對接機構相互「捕獲」試驗，結果模擬的「捕獲」時間為１．０４２秒，地面模擬和真實太空之間僅相差０．００３秒。
「『神舟八號』和『天宮一號』在太空交會對接的全過程為７分２９秒，我們地面模擬時間為７分２８秒，相差僅１秒，當初我們預計要１０分鐘，是因為多算了『強制校準』這一步時間。結果這兩個太空飛行器在太空對接得十分精準，根本不需要強制校準。」陶建中說。
對接機構研製團隊平均年齡３０多歲
上海航天技術研究院研究對接機構長達１６年，早期的預研小組只有６人，隨著事業的召喚，一批又一批年輕人陸續加入到對接機構的研製隊伍中來。如今，上海航天技術研究院５０９所、１４９廠對接機構的設計、試驗、生產、工藝等１００多人的研製團隊，平均年齡僅３０多歲。
上海航天技術研究院５０９所對接機構研究室共有５６人，平均年齡３３歲，３０歲以下的年輕人佔了「半壁江山」，３８歲的邵濟明擔任對接機構研究室主任，他手下的一批主管設計師都是出校門不久的３０多歲年輕人。
「隨著我國航天事業的快速發展，我國航天人才隊伍已形成了完整的年齡梯隊，各個層次的骨幹都有人才保障。每天，看著這些朝氣蓬勃的年輕人在為我國航天事業拼搏奮鬥，兢兢業業地工作，我的心裡充滿了無限欣慰。」７２歲的陶建中說。
專家解讀二次交會對接新特點
新華社北京１１月１３日電（記者 趙薇、田兆運）二次交會對接進行在即，第二次交會對接與第一次交會對接有何不同？難度何在？北京飛控中心副總師李劍接受新華社記者專訪，對二次交會對接新特點進行解讀。
「首次交會對接進行的非常順利，精度很高。」李劍說，「現在組合體的飛行狀態是天宮在後，飛船在前，飛船處於倒飛狀態。在二次對接的時候，天宮一號首先要調１８０度姿態，轉頭朝後，飛船正飛。這個狀態與第一次對接的時候是一樣的。」
據李劍介紹，二次交會對接與一次的不同主要有兩點，一是飛船要先進行撤離；二是對接在光照區進行。
撤離，是一個全新的環節。「首次對接成功後，兩個飛行器進行了鎖緊。現在就要打開這個鎖，通過兩個對接機構上的分離推桿，把兩個飛行器推開。二者以一定的速度分開，分開之後，在觀察具備二次對接條件後，再對上去。」李劍說。
另一與首次交會對接的不同在於，對接的光照條件不一樣。首次交會對接是在陰影區進行，而二次則是在光照區。據李劍介紹，相對導航測量設備受到強光幹擾，可能會產生一些狀況，對交會對接的穩定性也是極大的挑戰。
專家解讀二次交會對接三大難點
新華社北京１１月１３日電（趙薇、謝波）北京航天飛行控制中心副主任麻永平介紹說，第二次對接將在陽照區進行，對在光照條件下的交會對接來說，依然充滿著風險和挑戰，主要體現在三個方面：
一是第二次交會對接在陽照區進行，由於雜光幹擾強烈，對測量設備敏感器的測量精度和相對導航的可靠性均造成較大的影響，對交會對接的可靠實施帶來了一定的風險。
二是由於組合體第一次實施分離控制時，有一系列的機械動作，組合體能否按計劃精確地完成分離，是完成二次對接的關鍵所在。在這個環節，我們制定了一系列的應急預案和措施，保證在異常情況下也能有效分離。
三是組合體分離時，在機械力的作用下，兩個太空飛行器逐漸遠離，由於作用力的不平衡性，可能會出現較大的姿態擾動，對正常撤離產生一定的影響。如何控制好兩個目標的相對姿態，保持好相對導航，也是二次對接任務的重點之一。
神八／天宮為何扭轉方向進行二次對接？
新華社北京１１月１３日電（記者 田兆運、趙薇）在二次交會對接前，神舟八號與天宮一號的組合體要重新進行轉向１８０度，轉回天宮在前、飛船在後的運行狀態。那麼，為何不直接以原有姿態，即飛船在前、天宮在後的姿態進行分離和二次對接呢？
據北京航天飛行控制中心副總工程師李劍介紹，神舟八號與天宮一號進行首次交會對接時，二者轉入組合體狀態後，組合體調頭，天宮在後、飛船在前繼續在軌運行。這種位置安排是考慮到天宮一號負責整個組合體的運行，其發動機裝在後面，因而天宮一號處於後方，對接後發動機點火可進行軌道維持，這也是正常的組合體運行狀態。
李劍解釋說，選擇這樣的方式，主要考慮光照條件並保持與第一次對接姿態一致。
而二次交會對接前飛船的分離形態，與二次交會對接後飛船最終撤離天宮的方式也不相同。二次交會對接前，組合體進行１８０度調頭，飛船正飛分開。而最終撤離返回的時候，組合體不再調頭，飛船採取倒飛撤離，即直接從前面撤離。