有人浪漫地把空間站與飛船的對接比喻成“太空之吻”，然而用“萬里穿針”來描述可能才更貼切——跋涉萬里、奔赴太空的飛船有如一根“線”，在軌飛行的空間站則是那根“針”。雖然雙方合計“體重”達數百噸，且都以2.8萬公里的時速飛馳，但要慢慢接近，最終以毫米級精度“合體”，甚至后續還要進行“太空轉體”……可以說，400公里高空完成的這場表演，代表了人類頂尖的智慧和技術。

在中國載人航天工程“三步走”戰略中，空間對接與轉位技術是從“第一步”邁向“第二步”“第三步”的關鍵支撐，直接關系到空間站建造及在軌常態化運營。今天（8月26日），由中國航天科技集團有限公司上海航天技術研究院研制的對接與轉位機構，被授予2024年度上海市技術發明獎特等獎。

一“吻”夢圓太空

交會對接是載人航天工程中難度最大、也最吸引人的環節之一。如果無法實現對接，那么建造由多個艙段構成的空間站、為其提供物資補給、航天員輪換等，都無從談起。

1992年9月，中央決策實施載人航天工程，確定了“三步走”戰略。當時放眼世界，空間對接技術只有美、俄兩國掌握，其他國家或者航天組織在該領域始終未能突破。

在這種情況下，1995年初，上海航天技術研究院成立對接機構研制隊伍。1996年，作為后來團隊領軍人物的張崇峰從哈工大加入團隊。面對國內在相關領域一片空白、國外對技術嚴加封鎖的局面，他帶領不到10人的團隊立下誓言：“一定要做出中國人自己的對接機構。”

歷經15年艱難險阻，2011年11月3日，神舟八號飛船與天宮一號首次交會對接，取得圓滿成功。我國由此成為世界上第三個獨立掌握交會對接技術的國家。

自那以后，團隊進一步深耕對接技術，不斷承接新任務，研制新型號，交出新答卷。

2017年4月22日，天舟一號與天宮二號空間實驗室首次在軌交會對接取得成功，第二代對接機構完美首秀；

2021年6月17日，神舟十二號首次實施快速交會對接；

2022年6月5日，神舟十四號完成首次徑向對接；

2022年7月24日，問天實驗艙與空間站組合體成功對接，創下我國航天器交會對接最大“噸位”紀錄。

如今，空間對接機構已成為我國空間站的“金牌產品”。上海航天技術研究院研制的對接機構已圓滿完成36次交會對接任務，為我國空間站的建造及運營保駕護航。

卓越背后的細節

從無到有研制對接機構，是一場充滿挑戰的征程，而這場征程始于對無數細節的求索。

起步之初，為充分研究和論證對接機構的技術方案，張崇峰帶領團隊花了3個多月撰寫論證報告，搜集的各類資料裝滿了整整10個大箱子。最終，團隊提出了適應性高、承載能力強、人貨通行方便的“異體同構周邊式對接機構”方案。

要在茫茫太空“萬里穿針”，首先得構建一個模擬太空的試驗環境。為此，團隊親赴泰山花崗巖礦區，花了一個多月挑選出2塊70多噸的巨石，隨后又用5個多月時間加工成兩個20噸重、極為平整的平臺，表面高低起伏不超過3微米。兩臺8噸重的巨大飛船模型置于其上，手指輕輕一點，就可自如移動。

整個研制過程中，團隊打造了整機特性測試臺、緩沖試驗臺、綜合試驗系統、熱真空試驗臺等4臺大型專用設備，一直沿用至今。

2011年神舟八號與天宮一號首次交會對接后不久，還未來得及休整，團隊立即啟動研發2.0版的適用于貨運飛船的對接機構。由于要服務未來的空間站，第二代對接機構必須適配8到180噸的各種飛行器。如此“大噸位”的“太空之吻”，勢必要求對接機構具備很強的緩沖耗能能力。

對此，團隊系統性地提出了“可控阻尼”方案。最終，2017年4月22日，天舟一號與天宮二號成功實現在軌交會對接，第二代對接機構完美首秀。

挑戰“超級轉體”

隨著載人航天工程進入空間站建造階段，新的挑戰又擺在他們面前。

按照我國空間站的構型設計，將陸續發射兩個實驗艙與核心艙節點艙對接，然后相繼“靠泊”在其兩側，形成“T字”構型。若要一步到位，意味著實驗艙須直接從側面“撞”向核心艙節點艙，在太空微重力環境下，這種沖擊很容易使空間站姿態失穩。

作為應對，上海航天團隊提出了國際首創的“平面轉位方案”。簡單說，就是讓第一個實驗艙先與核心艙節點艙軸向對接，穩穩組成“一字型”，再通過“太空轉體”變成“L型”；隨后，再發射第二個實驗艙并重復上述“對接+轉位”的過程，最后形成“T字”基本構型。

這個方案對空間站組合體的擾動最小，但設計難度大、地面試驗任務復雜，特別是要由百公斤級的轉位機構帶動20余噸級的實驗艙，轉位時必須啟得柔、轉得穩、停得準，否則任何輕微晃動都可能對空間站姿態帶來嚴重影響。

如果說之前的對接是“太空芭蕾”，那這次“對接+轉位”堪稱是包含一系列高難度動作的“太空體操”。一路走來，研制團隊不斷優化改進技術，提出“緩起”“緩降”等技術方案，自研了相應的轉位機構硬件，從工程樣機到可靠性件、結構件、熱控件、鑒定件、正樣件……

2022年9月30日、11月3日，問天實驗艙、夢天實驗艙相繼完成轉位，三艙相擁于太空，我國空間站“T字”基本構型正式組裝完成。

如今，我國空間站已進入應用與發展階段，飛船天地往返實施常態化發射，而每次對接與分離，都離不開研制團隊在地面的精心準備和實施。30年來，他們用創新和堅守詮釋著航天精神。