在美国科幻大片中，关于太空故事的影片越来越多，有很多故事虽然是幻想出来的，但是依然有标准依据作为参考，在航天器升空的时候，飞船和航天器的在轨对接一直是非常受人关注的，那么航天器与飞船是如何对接的?

 

　　航天器与飞船是如何对接的？

 

　　在去年的科幻电影《地心引力》中，宇航员在太空中遇险，最后搭乘中国“天工”空间站上的返回飞船成功脱险返回地球，而在现实中，中国的“天宫”空间站的发展也在持续进行。那么航天器在太空中是怎么对接的呢?

　　航天器对接装置是用来实现航天器之间对接、连接与分离的装置。通过它，可以实现两个航天器机械、电气、液路的连接。二者通过对接组成轨道复合体后，可实现人员、物资的转移。目前已有的对接装置主要有“环-锥”式、“杆-锥”式、“异体同构周边”式和“抓手-碰撞锁”式4种对接装置。

 

　　根据使用要求，航天器对接装置可分为精确的刚性连接和在相对位移较大时的柔性连接。在大多数情况下，特别是在载人飞行时，必须采用刚性连接，以保证两个航天器不会因相对运动发射碰撞或解锁。

 

　　“环-锥”式对接装置

　　“环-锥”式是最早采用的对接机构，它由内截顶圆锥和外截顶圆锥组成。内截顶圆锥安装在一系列缓冲器上，能吸收冲击能量。美国的“双子星座”飞船与“阿金纳”火箭;“双子星座”飞船之间都采用了这种方式。

 

　　“杆-锥”式对接装置

 

　　“杆-锥”式对接装置由“杆”和“锥”两部分构成，前者装在追踪飞行器上，后者装在目标飞行器上。对接时，杆插入锥内，然后锥将杆锁定，接着拉紧两个航天器，最终锁定两个对接面完成对接。

 

　　美国“阿波罗”登月舱与指令舱之间;苏联/俄罗斯“联盟”飞船与“礼炮”号空间站之间;“联盟TM”飞船与“和平”号空间站之间，都曾采用这种对接装置。

 

　　“环-锥”式与“杆-锥”式在本质上是相同的。这两种对接装置虽然结构简单可靠、质量轻，但缺陷也是明显的：

　　两艘对接航天器上的对接装置不同，一艘是主动的杆，另一艘是被动的锥，二者不能通用。形象地说，二者类似于螺杆和螺母的关系。杆相当于“螺杆”、锥相当于“螺母”。带有“杆”的航天器只能主动去“追”带有“锥”的航天器并与之对接，反过来则不行。所以不利于实施太空营救。

 

　　对接杆和锥都位于对接口中央，占据了部分通道空间，影响了航天员的进出。

 

　　“异体同构周边”式对接装置

 

　　为使航天员和货物能够直接通过对接通道实现转移，苏联和美国在1975年共同研制出异体同构周边式对接装置。 当两个航天器接近时，三块导向瓣分别插入对方的导向瓣空隙处。对接框上的锁紧机构使两个航天器保持刚性连接。

　　“异体同构周边”式对接装置有效克服了“杆-锥”式机构的缺点，这是因为：

 

　　对接装置是异体同构的(也就是“雌雄同体”，又可以做螺杆、又可以做螺母)，航天器既可作主动方，也能作被动方，这一点对实施太空救援尤其重要;

 

　　对接装置是沿周边分布的，所有定向和动力部件都安装于舱口的四周，从而保证对接装置的中央成为来往通道空间。

 

　　随着航天器的尺寸和质量不断增加，苏联又研制出可供100吨以上航天器对接使用的异体同构周边式对接装置。对接通道直径增大后，两个航天器连接刚度也得到提高。航天飞机与“和平”号空间站、航天飞机与国际空间站的对接都采用了这种装置。

 

　　神舟八号和天宫一号所采用的对接装置，也是“异体同构周边”式对接装置。有网友分析称，中国可能向俄罗斯借鉴了APAS-89对接装置。这种装置原本打算用在“暴风雪”号航天飞机与“和平号”空间站的对接上。

　　“抓手-碰撞锁”式对接装置

 

　　欧洲空间局研制的十字形对接装置与日本研制的三点式对接装置均属于“抓手-碰撞锁”式。二者只是布局上的差别。十字形对接装置是欧洲空间局研制的非密封、无通道的对接装置，仅用于无人航天器之间的对接。因其撞锁和连接器呈十字交叉分布而得名。日本的三点式对接装置则在周边布置三个抓手与撞锁，也只适用于无人航天器的对接。

 

　　航天器对接国际通用标准曝光

 

　　据中国国防科技信息网报道，航天器在轨对接从来都不简单，但欧洲航天局(ESA)正着手研究新型系统，以便让各国各种类型的下一代航天器能够彼此对接。

　　国际空间站有2套互不兼容的对接口，一个是为俄罗斯航天器和欧洲货运飞船设计的，另一个是为已经退役的美国航天飞机设计的。对于那些不能自行停泊的飞船，也提供了停泊口，但需要使用太空站上的机械臂进行捕获对接。

 

　　俄罗斯的对接口情况复杂，有正反两个版本，就像电源插头和插座一样。这意味着航天器间只有装备了正确的配对接口，才能进行对接。国际太空站的对接机构适用于类似航天飞机这种100吨重飞船的对接。对接机构在航天器冲进太空站时，将其抓紧，类似于火车车厢与车头的连接。这一方法适用于重型飞船，但下一代飞行器更小，重量可能减少至十分之一。10吨重的飞行器因为缺少足够大的与锁紧环啮合的动量，或许会从接口处反弹出去。

　　为了克服上述问题，新的国际通用标准应运而生，将为下一代轻型航天器服务，使得任意两个航天器都能进行对接停泊。ESA的“通用停泊对接机构”(IBDM)设计独特，能够感知到运动航天器间的力并采取不同的应对措施：“抓获”轻型航天器或者吸收重型航天器载荷。

 

　　比利时奎奈蒂克公司正在制造首个IBDM工程模型，并会进行地面对接测试，目标是使该系统在2017年前具备在轨实操能力。

 

　　美国内华达山脉公司(SNC)正在审查与ESA合作的可能性，可在跑道着陆、可重复使用的低轨载人/货飞船——“追梦者”或许将第一个装备ESA的IBDM。