在距離地球400公里的軌道上，重達百噸的空間站以每秒7.8公里的速度飛馳。當飛船以毫米級精度與空間站對接，當實驗艙段完成太空轉體，這場無聲的“機械芭蕾”背后，是凝聚中國人智慧的空間站對接與轉位機構技術。今天，這項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成果，榮獲2024年度上海技術發明獎特等獎。

中國“太空之吻”達到世界領先

交會對接，是載人航天工程中難度最大的技術環節之一。沒有它，空間站的建設和運營就無從談起。20世紀90年代初，全球只有俄羅斯和美國掌握對接技術。

1995年初，上海航天技術研究院組建對接機構研制隊伍時，面臨國外嚴密的技術封鎖，研發工作幾乎是從零起步。1996年，剛從哈工大畢業的張崇峰博士加入團隊，接過了這一極具挑戰的任務。他帶領團隊四處搜尋資料，在此基礎上深入研究，提出了“異體同構周邊式對接機構”方案。這種對接機構適應性、承載能力強，且人貨通行方便，成為我國空間站對接的最終方案。

張崇峰團隊在研制空間站對接機構。

為了把方案圖紙變成實物，張崇峰團隊要在地面模擬航天器在太空環境中的對接過程。他們想搭建氣浮平臺，用來創造對接過程的有效初始條件。整個平臺的平面高低起伏不能超過0.003毫米，也就是1/20根頭發絲的直徑。查詢資料后，他們發現只有泰山花崗巖能滿足這一要求。于是，設計師赴泰山石礦區考察了一個多月，開采到兩塊70多噸重的大石頭，隨后將其加工成兩個20噸重的精細平臺。

在精細平臺上，手指輕輕一觸，兩個8噸重的飛船模型就會移動，而且可根據實驗需要設置各種初始對接條件。國外專家參觀后，贊嘆道：“這是當今世界上水平最高的對接機構地面試驗設備。”

2011年11月3日，神舟八號與天宮一號首次“太空之吻”取得成功，標志著我國成為世界上第三個獨立掌握交會對接技術的國家，并達到世界領先水平。16年的艱辛付出，張崇峰團隊向我國載人航天事業交出了一份完美答卷。

這是天宮一號攝像頭在2011年11月3日拍攝的天宮一號和神舟八號對接鎖緊完成后的畫面。新華社發

完成最大噸位航天器交會對接

很快，這個團隊又投身貨運飛船對接機構的研制工作。神舟八號和天宮都是8噸級航天器，但對空間站來說，還屬于“輕量級”。貨運飛船配置的第二代對接機構必須適應8～180噸各種噸位、各種方式的對接，包括會產生巨大對接能量的偏心對接，這對機構的緩沖耗能能力提出很高要求。

為此，張崇峰團隊提出了可控阻尼的控制思路，以增強對接機構吸收能量的能力，使大噸位航天器對接更平穩。循著這一思路，他們攻克了可控阻尼器關鍵技術，2015年完成天舟一號正樣產品研制。2017年4月22日，天舟一號與天宮二號首次交會對接成功，第二代對接機構表現完美。

2017年4月22日，天舟一號與天宮二號對接鎖緊。新華社發

如今，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，并展現出一系列新技能：2021年6月17日，神舟十二號載人飛船首次實施快速交會對接；2022年6月5日，神舟十三號載人飛船完成首次徑向對接；2022年7月24日，問天實驗艙與空間站組合體成功對接，成為我國目前最大噸位航天器之間的交會對接。

轉位機構助“天宮”組成T字形

與對接機構一樣，轉位機構也是空間站建造的關鍵裝置。它能使實驗艙從一個對接口轉移到節點艙的另一個對接口，完成空間站組裝建造。

“如果實驗艙直接與空間站組合體進行側向對接，會因為質心偏差對空間站姿態造成較大影響，甚至有滾轉失控的風險。”張崇峰說。如何消除這一風險？他帶領團隊經過多輪頭腦風暴，提出了國際首創的平面轉位方案。與俄羅斯“和平號”空間站采用的翻轉式組裝方案相比，平面轉位方案的設計難度更大，地面試驗任務更復雜，但對空間站組合體的擾動較小，更易于完成空間站的姿態控制。

為確保整個轉位過程平穩，他們采用“緩起”方案，讓轉位機構在兩分鐘內以肉眼難以察覺的啟動加速度實現艙體的緩慢起動，并逐漸提高至全速轉動。在到達側向停泊點并進行制動的過程中，為避免電機斷電可能帶來的艙段“急剎車”，轉臂機構裝有緩沖耗能裝置，這既降低了驅動裝置受到的沖擊力，又能在3分鐘內快速消耗艙體轉位帶來的動能，使實驗艙能準確地停在預定的側向對接位置。

2022年9月30日和11月3日，問天實驗艙、夢天實驗艙相繼完成轉位，對接與轉位機構啟得柔、轉得穩、停得準、對得順，與地面試驗時間精準吻合。三艙“相擁”于太空，我國空間站T字基本構型組裝完成。

2022年11月3日，神舟十四號航天員乘組順利進入夢天實驗艙。新華社發

十余年的研制工作，歷經方案設計、初樣、正樣、總裝、測試、發射等各個環節，張崇峰團隊是空間站建造的見證者，更是親歷者。如今，中國空間站已經進入應用和發展階段，飛船天地往返實施常態化發射。每一次精準對接和可靠分離，都離不開這個團隊在地面的精心準備和實施。他們用日復一日的堅守攻克技術難關，以代代相傳的使命詮釋航天精神，讓中國“天宮”遨游于太空。

原標題：《上海技術發明特等獎授予航天人，空間站對接與轉位機構讓“天宮”遨游太空》

欄目主編：黃海華

作者：解放日報 俞陶然