青年报·青春上海记者 刘晶晶 

在距离地球400公里的轨道上，重达百吨的空间站正以每秒7.8公里的速度飞驰。当飞船以毫米级精度与之完美对接，当实验舱段完成优雅的“太空转体”，这场无声的机械芭蕾背后，是凝聚人类顶尖智慧的空间对接与转位技术。

对接与转位，是我国空间站建造及在轨常态化运营的关键一环，对于实现空间站的多向组装集成和舱段扩展、物资补给、人员轮换至关重要，也是开展载人航天、载人探月等国家重大工程的基础。8月26日，这项由中国航天科技集团有限公司上海航天技术研究院研制的对接与转位机构，被授予2024年上海技术发明特等奖。

一“吻”情深，“穿针引线”云霄间

交会对接，载人航天工程中难度最大、最为光辉的技术亮点之一，承载着我们建造中国人自己空间站的太空梦。没有它，建立空间站，维持空间站的正常运行，航天员的定期更换，以及提供给空间站一切必要条件的天地往返运输任务，都无从谈起。

1995年初，中国航天科技集团有限公司上海航天技术研究院刚成立对接机构研制队伍时，这个团队仅有7人。1996年，刚刚从哈工大毕业的张崇峰加入团队。面对国外严加封锁，国内相关领域一片空白的挑战，他带领整个团队搜集和查阅了所有能找到的相关资料，在字里行间筛选点点滴滴可用的信息，仅论证报告的撰写就用了三个多月时间，最终，团队提出的异体同构周边式对接机构，因适应性高、承载能力强，且人货通行方便，成为我国空间站最终的方案。

在茫茫太空中完成交会对接，犹如“万里穿针”，如何在地面模拟航天器在太空环境下的对接过程，成为了摆在团队面前的第一道难关。不管是“吊挂”方案，还是“滑车”方案，都无法为对接过程创造一个有效的初始条件。后来，团队想到了搭建气浮平台，但这个方案的关键是需要建立两个平整度高和稳定性好的平台，整个平台在任何情况下平面高低起伏不能超过千分之三毫米，也就是1/20根头发丝的直径。通过查询各种资料，发现只有泰山花岗岩才能满足上述要求。于是，设计师亲赴泰山石矿区，仔细考察了一个多月，终于开采到了两块70多吨重的大石头，又用五个多月的时间加工成两个20吨重的精细平台。

在这个平台上，两个8吨重的飞船模型只要用手指轻轻一点就可移动，而且还可以根据实验需要设置各种初始对接条件。国外专家参观后，不由赞叹：“这是当今世界上水平最高的对接机构地面试验设备。”当时为模拟天上的对接和分离过程所研制的空间对接机构整机特性测试台、缓冲试验台、空间对接机构综合试验系统、空间对接机构热真空试验台共四台大型专用设备，也一直沿用至今。

2011年11月3日，历经近43小时飞行和5次变轨的神舟八号与天宫一号首次交会对接圆满成功，“太空之吻”这个浪漫的名字，第一次出现在公众视野之中，这标志着我国成为世界上第三个独立掌握交会对接技术的国家，并达到世界领先水平。“我们要做中国人自己的对接机构”，十六年艰辛只为一句誓言，张崇峰带领着对接机构团队向载人航天事业交出了一份完美答卷。

“服役”14载，圆满完成36次交会对接任务

神舟八号天宫一号首次交会对接任务结束后不久，还未来得及休整的团队就立即投入到新型号研制——货运飞船对接机构的研制。神舟八号和天宫都是8吨级的航天器，他们之间的对接在研制团队看来已经是重量级选手间的高难度动作了，但是对于接下来的空间站来说还是“轻量级”的，货运飞船配置的第二代对接机构必须适应未来空间站建造阶段8～180吨各种吨位、各种方式的对接，包括偏心对接，其间将会产生巨大的对接能量，对对接机构的缓冲耗能能力提出很高的要求，这也是空间建造阶段必须突破的一项技术。

为了既不影响原捕获性能，方便捕获，又实现对接机构捕获后的大吨位耗能需求，对接机构研制团队系统性提出了可控阻尼的控制思路，增大对接机构吸收能量的能力，使大吨位的飞行器对接更平稳。接下来研制团队一路披荆斩棘，直到2017年4月22日12时23分，天舟一号与天宫二号空间实验室成功实现在轨首次交会对接，第二代对接机构首秀表现完美。

如今，对接机构已成为空间站的“金牌产品”。上海航天技术研究院研制的对接机构目前已圆满完成36次交会对接任务。

新技能的亮相再次展现出对接机构设计方案的正确性和强大的适应能力：2021年6月17日，神舟十二号载人飞船首次实施快速交会对接；2022年6月5日，神舟十三号载人飞船完成首次径向对接；2022年7月24日，空间站问天实验舱与空间站组合体成功对接，完成我国目前最大吨位航天器之间的交会对接……

“巧转位”，攻坚“乾坤大挪移”

如果说对接机构已是身经百战的“老将”，那么转位机构则是专为我国空间站设计的“新秀选手”。这也是完成空间站建造必须突破的关键技术之一。

按照我国空间站的建造方案，在空间站建造阶段，陆续发射的两个实验舱将对称分布于核心舱节点舱的两个侧向停泊口，从而完成空间站“T字”基本构型的建造任务。基本构型确定后，摆在面前的挑战是如何完成如此大规模空间站的建造。

“考虑到实验舱与空间站组合体进行侧向对接，会因为质心偏差对空间站姿态造成较大影响，而且两个实验舱将在天和核心舱的侧向永久停泊，如果选择侧向交会对接，首先需要在天和核心舱两个侧向端口分别配置一套交会对接设备，且这两套设备只能使用一次，造成资源的浪费”，张崇峰介绍，“所以我们选择两个实验舱先与核心舱进行前向交会对接，再通过转位移至核心舱侧向停泊口的方案。”

在经过广泛的国内外调研后，上海航天技术研究院研制团队经过一轮又一轮的头脑风暴，方案一遍遍推翻重来，最终提出了国际首创的平面转位方案，设计难度更大、地面试验任务也更为复杂，但对空间站组合体的扰动较小，更易于空间站的姿态控制。

转位动作看似简单，实则是研制团队面临的一场大考，融合了前向撤离、舱段转位、侧向对接等一系列高难度动作。比如舱段转位时，用只有百公斤级的转位机构带动20余吨级的实验舱进行“乾坤大挪移”，如同“用一根扁担挑起两头大象”，任何轻微的晃动都有可能对空间站的姿态带来严重影响。

如何让实验舱起动并停稳、停准，成为了转位机构的重要使命。为了确保整个转位过程的平稳，上海航天技术研究院研制团队提出采用“缓起”方案，转位机构在两分钟内以肉眼难以察觉的启动加速度实现舱体的缓慢起动，并逐渐提高至全速转动。但即使是在全速转动过程中，转位机构的运动速度也很低，而这样的低速运转模式也是为了降低对空间站组合体的扰动而设计。同时，在到达侧向停泊点并进行制动的过程中，为了避免电机断电可能带来的舱段“急刹车”现象，转臂机构安装了缓冲耗能装置，这既降低了对驱动装置产生冲击，又能在三分钟内快速消耗舱体转位带来的动能，使实验舱能够准确地停在预定的侧向对接位置。

2015年11月25日晚，转位机构迎来地面最重要的一次考验——首次全时序试验。“转位到位。”随着试验指挥一声口令，试验圆满成功。“转位任务成功了一半！”试验结束时，时任转位机构主任设计师沈晓鹏的喜悦之情溢于言表。他深切地明白这场试验的重要，这是第一次在地面完整地见证转位的过程，试验过程中对接机构与转位机构密切配合、高度协同，充分说明团队在转位时序设计上合理性。他们知道，将来在400公里的苍穹之上，一场惊心动魄却又胜券在握的太空转位，也将如今日这般精彩呈现。

2022年9月30日、11月3日，问天实验舱、梦天实验舱相继完成转位，对接与转位机构启得柔、转得稳、对得准，与地面试验时间精准吻合。三舱相拥于太空，我国空间站T字基本构型正式组装完成。

十余年的研制，历经方案设计、初样、正样、总装、测试、发射等各个环节，张崇峰带领的对接转位研制团队既是空间站建造的见证者，更是亲历者，正是他们，让“天宫”在太空恣意遨游。

青年报·青春上海记者 刘晶晶

编辑：陆天逸

来源：青春上海News—24小时青年报