“孕育”中国空间站

姜浩峰

10月23日在上海钱学森图书馆开幕的“圆梦九天——中国载人航天工程的壮丽航程”专题展览上，9次神舟系列飞船的一系列关键技术被一一呈现。就在同一日，俄罗斯联盟TMA-06M号飞船搭载来自俄罗斯和美国的3名宇航员从位于哈萨克斯坦的拜科努尔航天发射场发射升空，前往国际空间站。

今后我国的载人航天技术与国际空间站会有多大关联呢？当我国航天员景海鹏、刘旺、刘洋驾乘神舟九号载人飞船成功完成使命时，就有外媒提出，因为掌握了交会对接技术，10年后，中国可能为地球人承担起国际空间站的使命。

日前，航天专家、上海航天技术研究院资深研究员陶建中接受《新民周刊》专访，他说：“我国掌握多种太空交会对接技术，比如神舟九号与天宫一号无人交会对接和有人自动交会对接、手控交会对接，除此之外，实际上我国还掌握其他的一些交会对接技术。目前来看，中国的交会对接技术，已经与美俄同步。”陶建中还透露了未来我国建立空间站的关键技术节点——正在研制中的机械臂和转位机构。

“我们的对接是最先进的”

自去年秋天实现无人自动交会对接以来，天宫一号“空房”九个月。今年6月，景海鹏、刘旺、刘洋三名航天员乘坐神舟九号飞船，与天宫一号交会对接，最让人担心的，还是交会对接那一瞬。虽说操控手动交会对接的刘旺，在地球上演练了无数遍，可九个月以来，天宫一号许多部件裸露在太空，也可能遭遇太空垃圾之类的撞击，承受高低温考验，特别是天宫一号的密封性如何，都将直接影响到交会对接的成败。按照上海航天局局长朱芝松所言：“天宫一号对接机构在强光、空间离子、骤冷骤热等恶劣空间环境下‘裸奔了270多天，性能会不会发生变化，我们心里还是有一丝担心。”

《新民周刊》从上海航天技术研究院了解到，对于天宫一号的密封性，地面要求每秒6帕就算合格，而这次实测，天宫一号在太空飞行9个月，每秒只有0.9帕，密封性比预测的还要好。

陶建中向记者透露，今年6月完美的交会对接，来自地面充分有效的实验。陶建中说：“20世纪90年代，中国载人航天确定‘三步走策略之初，就瞄准了当时最先进、最复杂的国际空间站交会对接技术——俄罗斯制造，连美国都向其购买。” 陶建中在去年上海科技出版社出版的《太空对接故事》一书中，详解了美苏两国早期的交会对接技术，它们各有优缺点，最终形成了国际空间站和航天飞机的对接机构。

“美苏早期交会对接，在太空经历了许多失败。比如苏联第一次自动交会对接、有人交会对接、三船交会对接和空间站交会对接，全部都失败。”而中国神九与天宫有人交会对接圆满成功，事实上为将来与国际空间站对接，做好了技术准备。

为了今后的合作，中国的载人飞船和天宫在交会对接的构型和尺寸上，可以与国际兼容。到2020年国际空间站可能销毁，届时，中国的空间站上天，可能对外开放。

正如美国天体物理学家、美国自然历史博物馆物理科学馆馆长迈克尔·沙拉所言：“因为只有成功地完成这项难度很大的对接任务，才有机会登上月球，甚至火星，或者其他小行星。很显然，中国已经掌握了这项对接技术。他们完成了自动和手动两种对接方式。所以很明显，他们已经牢牢掌控了这项技术。我觉得这非常值得称赞！现在世界上还没有任何其他国家有能力独立完成这些项目，包括欧盟都不能，它们也还是要和美国、俄罗斯这些国家一起合作。”

交会对接技术手段多样

陶建中研究员向《新民周刊》透露：“未来，中国在交会对接上，有多种方法、途径。”

比如，这次“神九”与天宫一号交会对接，打开舱门就可以交换人、物，人像鱿鱼一样从神舟九号游到天宫一号。这就是所谓的“机电一体化周边式一体同构对接机构”，有118个传感器、5个控制器、18个电机、291个齿轮、759个軸承、261个弹簧以及1万多个紧固件组成。而我国还有比这次交会对接更简单一些的载人航天交会对接技术，比如追赶式对接机构。这是一种中间没有通道的对接机，当实现太空交会对接后，航天员再动手将中间部分拆除，然后才能实现航天器和太空舱的互通。

“除了载人航天交会对接以外，我国还掌握一种抱爪式交会对接技术。”陶建中说，“抱爪式对接机构，主要用于探月工程和卫星系统，机构较小。它是为了实现‘绕、落、回，也就是绕着月球飞行，落到月球表面，以及回到地球而设计的，主要是为了把月球上的岩石运回地球。”

除了已掌握的各类交会对接技术，未来，电磁式和非接触式交会对接，将是发展方向。

空间站建设有了新主攻目标

天宫一号和神舟九号载人交会对接完成后，国人通过央视观看了“神九”回归地球的现场直播，看到了航天员安全返回。完成了阶段性任务的科研人员，又马不停蹄地开工了。

比如，机械臂的研制。机械臂，是空间站必需的装备。媒体报道——“美国太空探索技术公司发射的‘龙号无人驾驶货运飞船5月31日离开国际空间站，返回地球。国际空间站宇航员5月31日上午操纵机械臂，让‘龙脱离空间站，结束它的访问行程。” 之前日本发射的货运飞船，也拥有机械臂技术。

机械臂，可谓是未来空间站必不可少的关键技术。比如机械臂可以在空间站协助航天员，实现航天员舱外工作，把东西拉来拉去，代替甚至超越人手，进行设备维护检修等。

还有就是生命保障技术，仍有很大的进步空间。上海航天技术研究院的游本凤先生向记者透露，这次神舟九号与天宫一号交会对接任务，带上去的食物，只吃了三分之一，其余三分之二全带回了地球。原因是天宫一号目标飞行器，相对空间站来说，仍是个小型机构。其制氧、制氢能力有限，最多只能维持20天。事实上本次航天员在太空呆了13天。

陶建中算了一笔账，每个航天员每天消耗的干食物为500克，水2200克，呼吸需要氧气900克。也就是说，每人每天总共需要消耗3600克物质。而每人每天产生二氧化碳930克、尿1500克、水汽840克、粪便230克。也就是说，每人每天产生废物3500克。如是3名航天员，那数据就得乘以3。所以，当年苏联的礼炮号航天员，最长在太空呆了23天；美国则是28天。而生命保障体系进一步完善，可以实现太空补给和垃圾回收，那么，航天员就能突破20来天的限制，在太空逗留更多时间。

目前航天系统在研的项目，还有转位机构。飞行器与空间站对接上后，要转换方向，就得靠它。转位机构还将与目前掌握的交会对接技术相辅相成，使得对接机构的功能不断延伸。未来空间站建设上，飞行器对接成功以后，还要利用对接机构上的转位机构实现舱体的转位功能，从而实现空间站的组装建设。此外，一旦我国的火星探测计划启动，这些技术也将助力火星轨道器顺利释放火星车，然后成功对接返回地球。

诚如中国载人航天工程办公室主人王兆耀所说：“在欢庆胜利的同时，我们也清醒地认识到，我国载人航天技术与国际先进水平相比，还有相当的差距。要全面完成我国载人航天工程‘三步走的战略目标，后续任务依然十分艰巨，任重而道远。”机械臂、转位机构，都是我国未来空间站“孕育”中不可或缺的环节。