７分鐘的完美對接，１６年的拼搏奮斗
——“神舟八號”和“天宮一號”對接機構(gòu)的研制故事
新華社上海１１月３日電（記者 張建松）浩瀚蒼穹，璀璨群星，共同見證了“神舟八號”和“天宮一號”在太空的精彩對接。北京時間１１月３日１時２８分，“神舟八號”上的對接環(huán)觸到“天空一號”對接機構(gòu)；１時３６分，兩個航天器成功對接。
為了這７分多鐘的完美一瞬，上海航天技術(shù)研究院參與奮斗了１６年之久。
精密復(fù)雜的系統(tǒng)工程
空間交會對接是載人航天最光輝的技術(shù)亮點。沒有兩個飛行器之間的對接，人類就無法長期在太空進(jìn)行活動。
１９９４年，我國開始啟動對接機構(gòu)預(yù)研工作，決定瞄準(zhǔn)國際先進(jìn)水平，采用“導(dǎo)向板內(nèi)翻式的異體同構(gòu)周邊式構(gòu)型”，以實現(xiàn)對接機構(gòu)研制的跨越式發(fā)展。上海航天技術(shù)研究院研制隊伍從１９９５年開始對接技術(shù)原理研究。
兩個航天器在繞地軌道上飛行速度達(dá)７．９公里／秒，進(jìn)入行星軌道速度更高，在太空中處于失重、真空狀態(tài)，在高低溫的環(huán)境下，還有強烈的輻射和宇宙射線侵入。因此，要讓這兩個“龐然大物”在太空對接起來絕非易事，許多問題都是我國航天界以前從未遇到過的。
研制團(tuán)隊列出了對接機構(gòu)四大關(guān)鍵技術(shù)：系統(tǒng)集成技術(shù)、動力學(xué)仿真技術(shù)、關(guān)鍵單機研制技術(shù)和地面試驗技術(shù)。遵循對接動力學(xué)研究、參數(shù)設(shè)計、動力學(xué)仿真、機構(gòu)設(shè)計和試驗齊頭并進(jìn)、不斷循環(huán)迭代的研究思路，貫徹系統(tǒng)工程研究思想進(jìn)行產(chǎn)品研制。
經(jīng)過不懈努力、刻苦攻關(guān)，對接機構(gòu)的第一臺原理樣機于１９９９年成功問世。為了使樣機達(dá)到空間對接任務(wù)所要求的性能指標(biāo)，必須對所有關(guān)鍵零部件的性能進(jìn)行研究，這些零部件包括主驅(qū)動組合、差動組合、捕獲鎖、對接鎖、摩擦制動器、電磁阻尼器、彈簧機構(gòu)、電連接機構(gòu)、密封技術(shù)、潤滑技術(shù)等。針對關(guān)鍵部件，上海航天技術(shù)研究院８０５所牽頭匯集全國多家單位，逐個攻克技術(shù)難關(guān)，帶動了國內(nèi)相關(guān)專業(yè)的自主創(chuàng)新及發(fā)展。
安裝在“神舟八號”和“天宮一號”上的對接機構(gòu)共有１１８個傳感器進(jìn)行測量，５個控制器接發(fā)指令，上千個齒輪軸承進(jìn)行力和運動的傳遞，通過１８個電機和電磁拖動機構(gòu)進(jìn)行動作，由數(shù)以萬計的零件和緊固件組成?；顒硬考?，傳動鏈長，精度要求高，目前已成功申報了２０多項專利。
自主創(chuàng)新的仿真先行
為了確保兩個航天器在太空成功對接，在“上天”之前必須在地面上開展大量試驗。
眾所周知，地面與太空的環(huán)境條件有著天壤之別。要在地面模擬太空對接過程，必須在地面模擬太空環(huán)境，模擬兩個飛行器對接的初始條件，同時實時檢測對接過程力和位姿的變化。
上海航天技術(shù)研究院本著“仿真先行”思想，在樣機研制之前，首先完成了一整輪的對接過程動力學(xué)分析，用以指導(dǎo)產(chǎn)品設(shè)計。仿真與試驗在整個對接機構(gòu)研制過程中，呈現(xiàn)“你中有我、我中有你”的循環(huán)迭代過程。
對接機構(gòu)地面試驗系統(tǒng)牽涉到復(fù)雜的地面模擬技術(shù)，其中許多方法需要創(chuàng)新思維巧妙構(gòu)思，許多試驗設(shè)備只能自行研制、自主創(chuàng)新。由８０５所牽頭，匯集國內(nèi)多家單位，成功研制開發(fā)了空間對接機構(gòu)緩沖試驗臺、空間對接機構(gòu)綜合試驗臺、空間對接機構(gòu)整機特性測試臺、空間對接機構(gòu)熱真空試驗臺４個大型試驗設(shè)備，一舉使我國太空對接的地面模擬技術(shù)躋身世界一流，創(chuàng)造了“外國有的我們有、外國沒有的我們也有”的試驗條件，使國外同行刮目相看。
１６年的研制之路充滿著艱辛與坎坷。２００６年，方案樣機總裝完成，開始試驗驗證，但在試驗過程中卻出現(xiàn)了緩沖碰撞力超差和分離角速度超差問題，這兩項指標(biāo)是對接任務(wù)中的重要性能指標(biāo)。上海航天技術(shù)研究院領(lǐng)導(dǎo)對此高度重視，專門組織攻關(guān)隊伍進(jìn)行專題攻關(guān)，運用仿真、理論計算、故障樹分析等手段確定了對碰撞力、分離角速度敏感的因素，進(jìn)行了上千次的驗證試驗；采用創(chuàng)新思維，研制了不少輔助設(shè)備協(xié)助解決問題。經(jīng)過近一年的努力，兩個技術(shù)指標(biāo)超差問題終于得到解決，相關(guān)攻關(guān)成果還申請了專利。
老中青結(jié)合的年輕團(tuán)隊
任何一次對高難技術(shù)的攻克過程也是一支研制隊伍的成長過程。
上海航天技術(shù)研究院早期的對接機構(gòu)預(yù)研小組只有６人，他們用生命中最寶貴的１０年，奠定了對接機構(gòu)堅實基礎(chǔ)。隨著事業(yè)的召喚，一大批年輕人加入到對接機構(gòu)的研制隊伍中來。如今，上海航天技術(shù)研究院執(zhí)行首次交會對接任務(wù)的兩支試驗隊近２５０人，其中４０歲以下青年人有１６４人，占到總?cè)藬?shù)的６６％，平均年齡３６．８４歲。
歲月因平凡而偉大，事業(yè)因執(zhí)著而非凡。將畢生精力都奉獻(xiàn)給航天事業(yè)的陶建中研究員退休后仍然奮戰(zhàn)在對接機構(gòu)研制一線，帶領(lǐng)空間對接機構(gòu)綜合試驗臺研制團(tuán)隊的年輕人，克服技術(shù)要求高、研制周期緊、關(guān)緊技術(shù)多等重重困難，在兩年半時間內(nèi)，攻克了運動模擬器、大回路控制系統(tǒng)等技術(shù)難關(guān)，順利完成了綜合臺研制并交付使用，為對接機構(gòu)突破捕獲緩沖關(guān)鍵技術(shù)作出了重要貢獻(xiàn)。
對接機構(gòu)分系統(tǒng)主任設(shè)計師柏合民博士作為引進(jìn)的高學(xué)歷人才，帶領(lǐng)對接機構(gòu)設(shè)計師隊伍，用了一年多時間，開展了三輪對接機構(gòu)分離角速度技術(shù)攻關(guān)，進(jìn)行了幾百次試驗，吃透技術(shù)、摸清規(guī)律，終于實現(xiàn)對接機構(gòu)連接分離關(guān)鍵技術(shù)高指標(biāo)的要求。
“我國首次太空交會對接任務(wù)的圓滿完成，將永遠(yuǎn)載入世界載人航天史冊?！鄙虾：教旒夹g(shù)研究院試驗隊隊長駱劍說，“１６年的研制歲月，我們與對接機構(gòu)一起度過了無數(shù)個不眠之夜，在戰(zhàn)勝無數(shù)個困難和挫折的過程中，我們和對接機構(gòu)一起成長、一起成熟，我們已經(jīng)成為朋友、成為兄弟、成為心心相印的親人，我們祝福它的太空之旅一帆風(fēng)順！”
