□□由于進行了充分的技術準備工作，并制定了科學的交會對接方案，以及各系統(tǒng)精確無誤的操作實施，天宮-1與神舟-8在2011年11月1-3日實施的首次空間交會對接過程十分完美，一次對接成功。我國首次空間交會對接分為遠距離導引段、自主控制段、對接段、組合體飛行段、再度對接段和分離撤離段實施，可以說既步步驚心，又步步放心。

1 遠距離導引段

神舟-8于11月1日入軌后，在測控通信系統(tǒng)的導引下，進行了5次變軌。①在飛行第5圈時，處于遠望-6測量船和天鏈-1的02星覆蓋區(qū)，神舟-8近地點抬高到260km；②在飛行第13圈時，神舟-8接受數(shù)據(jù)指令，調整軌道傾角，與天宮-1進入同一軌道面；③在飛行第16圈時，處于遠望-5測量船和天鏈-1的01星覆蓋區(qū)，神舟-8遠地點抬高到330km；④在飛行第19圈時，處于天鏈-1的02星覆蓋區(qū)，神舟-8近地點抬高到330km，進一步圓化軌道；⑤在飛行第24圈時，處于天鏈-1的01星覆蓋區(qū)，神舟-8軌道進行組合修正，即將前幾次的誤差進行了一次綜合修正。這樣，神舟-8就從初始軌道轉移到與天宮-1共面的330km高的近圓軌道。在天宮-1飛行第539圈、神舟-8飛行第28圈時，神舟-8位于天宮-1后下方約52km處，神舟-8穩(wěn)穩(wěn)地捕獲了天宮-1，與其建立穩(wěn)定的空空通信鏈路，神舟-8轉入自主控制段。

神舟-8首次變軌

2 自主控制段

神舟-8自主控制段的3個階段

神舟-8的自主控制段又細分為3個階段，即從與天宮-1相距52km到5km的尋的段；從相距5km到140m的接近段；從相距140m到對接機構接觸的平移靠攏段。原定設計是：尋的段飛行時間約70min，接近段飛行時間約62min，平移靠攏段飛行時間約10min30s。在實際飛行中，神舟-8經過55min的飛行，4次軌道機動，到達了與天宮-1相距5km的停泊點；繼續(xù)飛行85min后，2個飛行器對接機構開始接觸。

11月2日23：08，在神舟-8繞地飛行28圈、天宮-1繞地飛行539圈時進入圣地亞哥測控站弧段內，神舟-8在與天宮-1相距52km處轉入自主控制，然后用時約140min靠攏天宮-1。從相距52km距離到對接，為了保證每一步準確對接，中間設立了4個停泊點，即進行4次“剎車”，它們分別是5km、400m、140m和30m。

由于空間技術成熟，俄羅斯現(xiàn)在已經沒有這樣復雜的過程，美國在對接時雖然也有停泊過程，但不像我們有這么多環(huán)節(jié)。中國航天首次實施交會對接任務，航天專家們還是希望更加穩(wěn)妥，首先要確保2個飛行器的安全，所以設置了4個停泊點。

·11月3日00：03，在神舟-8飛行第29圈、天宮-1飛行第540圈時，神舟-8進入5km停泊點，停泊4min，地面監(jiān)視判斷它們的狀態(tài)，此時是在遠望-5測量船跟蹤弧段內，然后轉入接近段。

·11月3日01：03，在神舟-8飛行第30圈、天宮-1飛行第541圈時，神舟-8進入400m停泊點，停泊約2min，地面對神舟-8對接機構的推出和準備情況進行確認，此時是在馬林迪海外測控站和天鏈-1的01星跟蹤弧段內。

神舟-8進入尋的段示意圖（神舟傳媒/制）

神舟-8進入與天宮-1相距5km的停泊點

神舟-8進入平移靠攏段時CCD光學敏感器介入

·11月3日01：16，在神舟-8飛行第30圈、天宮-1飛行第541圈時，神舟-8進入140m停泊點，停泊約2min30s，地面對神舟-8對接機構準備情況進行確認，此時是在卡拉奇測控站和天鏈-1的01星跟蹤弧段內，然后轉入平移靠攏段。

平移靠攏段指的是從140m停泊點到對接機構接觸這一飛行段。在從140m停泊點到30m停泊點過程中，神舟-8沿直線接近天宮-1，速度約為0.5m/s。

·11月3日01：22，在神舟-8飛行第30圈、天宮-1飛行541圈時，神舟-8自主進入30m停泊點，停泊2min，地面監(jiān)視判斷神舟-8的狀態(tài)，對對接準備情況進行最終確認，此時是在天鏈-1的01星和東風測控站跟蹤弧段內。

課外閱讀書目，可結合教材選篇推薦，可選擇與教材內容緊密相關作品，可選擇與作者所處時代接近作品，可選擇與教材選篇主題相似不同時代作品。目的在于加深學生對教材選文所代表作品的理解，提升學生閱讀積淀，培養(yǎng)學生文學鑒賞能力。在教學某篇作品前后，推薦相應作品。學習《再別康橋》，推薦閱讀岳南反映民國文人心路歷程的《南渡北歸》；學習《故都的秋》，推薦閱讀《郁達夫散文選》《郁達夫小說選》；學習《采薇》前，推薦閱讀祝和軍《大秦帝國的野蠻成長》前二卷；學習《邊城》前，推薦閱讀體現(xiàn)沈從文愛情觀點的《三三》《媚金、豹子與那羊》等小說。從比較閱讀角度，再推薦閱讀同寫愛情的川端康成的《伊豆的舞女》、張承志的《黑駿馬》。

然后，神舟-8以0.2m/s的速度駛出30m停泊點，與天宮-1對接機構接觸，平移靠攏段結束，神舟-8自主控制段也結束，轉入對接段。

在這4個停泊點中，5km停泊點最重要。對于2個飛行器來說，它是一個相對安全的距離。其次是30m停泊點，就像臨門一腳，此時多個發(fā)動機同時工作，把2個飛行器拉過來，接合到一起，所以這個點應該說是技術含量最高的。140m停泊點也很關鍵，在此處要測試對接機構傳感器，從而確定神舟-8的對接狀態(tài)是否已經到位。

從相距52km直至交會對接，作用距離較遠的微波雷達率先工作；進入20km后，精度較高的激光雷達開始工作；進入100m時，使用更加精確的CCD光學敏感器。這3臺交會測量設備完全由我國自主研制。

神舟-8拍攝的天宮-1（視頻截圖）

神舟-8伸出對接機構準備對接示意圖

3 對接段

神舟-8向天宮-1最后靠攏（視頻截圖）

通過位置精度控制和交會測量設備狀態(tài)確認，神舟-8和天宮-1在我國甘肅、陜西上空用約8min完成了捕獲、緩沖、拉近和鎖緊4個過程。11月3日01：28，在神舟-8飛行第30圈、天宮-1飛行541圈時，進入東風測控站跟蹤弧段內。對接環(huán)接觸，進入捕獲鎖緊程序，地面嚴密監(jiān)視對接機構的鎖緊狀態(tài)。此后，神舟-8對接口上的4只插座與天宮-1對接口上的4只電連接器對接上后，2個飛行器實現(xiàn)了剛性連接，形成組合體。

11月3日01：36，在神舟-8飛行第30圈、天宮-1飛行541圈時，交會對接圓滿成功。當2個飛行器鎖緊后已經飛行至太平洋中部遠望-3測量船的上空，這時自主交會用的激光雷達、微波雷達、空空通信機等相關設備關機。

不過，實際過程很復雜。據(jù)專家介紹，當神舟-8和天宮-1相距僅幾十厘米時，在它們的速度、位置、姿態(tài)、偏差等11個參數(shù)滿足對接的初始條件后，神舟-8在慣性作用下繼續(xù)前進，與天宮-1輕輕相觸。當感應裝置感受到接觸，飛船尾部4臺發(fā)動機隨即點火，“捕獲”后旋即關機，緊接著相繼展開緩沖、校正、拉近、拉緊、鎖死等一系列動作，有上千個齒輪和軸承同步動作，從而組成了剛性連接的組合體。在這個過程中，既要防止“牽不上手”，又要防止“追尾事故”。神舟-8和天宮-1的相對速度需控制在0.2m/s，神舟-8的前進速度比天宮-1略勝一籌，在交會對接時，它比天宮-1的飛行速度略快0.2s。具體過程分為以下8個步驟。

第一步：“相撞”。11月3日01：28，在慣性作用下，神舟-8與天宮-1對接環(huán)以0.2m/s左右的速度輕輕接觸，神舟-8尾部4臺發(fā)動機隨即點火，推動飛船鉆進天宮-1的懷抱，對接過程正式開始。

第二步：“捕獲”。11月3日01：29，當神舟-8主動對接機構上的對接環(huán)接到失衡傳感器發(fā)出對接指令信號后，6根滾珠絲桿就會向外推出200mm，對接環(huán)上安裝的3對捕獲鎖撞到天宮-1被動對接機構相對應的卡板器上，捕獲鎖與卡板器互相咬合，被牢牢卡住，2個飛行器對接機構順利捕獲，實現(xiàn)柔性連接，飛船發(fā)動機旋即關機。

神舟-8與天宮-1“相撞”示意圖（神舟傳媒/制）

神舟-8“捕獲”天宮-1示意圖

第三步：“緩沖”。11月3日01：30，神舟-8對接機構機械緩沖系統(tǒng)開始工作，儲存和消耗能量。其對接環(huán)受到撞擊后通過一套傳動機構，聯(lián)向對接機構上的摩擦自動器和電磁阻尼器，分別吸收縱向和橫向的撞擊能量，進行緩沖。碰撞、捕獲和緩沖3個步驟共用時約60s。

第四步：“校正”。11月3日01：31，當神舟-8成功捕獲天宮-1并實施緩沖后，神舟-8對接環(huán)的6根滾珠絲桿繼續(xù)往外推至300mm，同時對2個飛行器的姿態(tài)、位置和偏差等進行強行校準，校準用時約80s。

第五步：“拉近”。校準后，神舟-8對接環(huán)的6根滾珠絲桿緩緩收縮，將2個飛行器“拉近”，將天宮-1輕輕“擁入懷抱”，這一過程用時約240s。

第六步：“拉緊”。在神舟-8和天宮-1的對接面上，分別安裝了12對結構鎖，每把結構鎖的拉力達3t。當2個飛行器被拉近后，2個對接面的12把結構鎖一一相扣，將二者緊緊粘連。在天宮-1與神舟-8的對接機構中，還各有3個完全對稱的捕獲鎖，當捕獲鎖出動，二者兩兩合在一起時就能依附在一起，就似門的撞鎖相扣，實現(xiàn)2個飛行器最初的捕獲、連接和定位。

第七步：“密封”。在2個飛行器拉緊后，對接機構上的驅動電機將帶動鋼絲繩系統(tǒng)將2個連接器面上的密封圈壓縮，保持密封。

第八步：“剛性連接”。通過對接鎖使2個連接器貼合，使天宮-1上的4只直徑為3.8cm的電連接器插頭準時插入神舟-8對接口上的4只插座，實現(xiàn)“剛性連接”，將2個飛行器組合成一體。拉緊、密封和剛性連接共用時220s。

神舟-8與天宮-1“緩沖”示意圖

神舟-8與天宮-1“拉近”示意圖

從接觸到最后的鎖緊僅用了約8min，比原計劃縮短了7min。神舟-8和天宮-1實現(xiàn)“剛性連接”后，通過制動控制系統(tǒng)，接通2個飛行器的電、氣、液路通道，進行信息和能源并網(wǎng)。

第1次對接的整個過程處于夜間，即太陽光無法照射的地球陰影區(qū)，肉眼很難看到，只能通過專業(yè)手段進行觀測。這是由于在地面無法完全模擬太空中的陽光強度，為了避免強光對測量設備的干擾，所以首次交會對接選在地球陰影區(qū)進行。

天宮-1和神舟-8鎖緊完成（視頻截圖）

第1次、第2次對接都是在我國甘肅、陜西上空進行，主要是因為這兩地的地面測控站分布比較密集，屬于搭界弧段，可實現(xiàn)測控全可見。同時，這兩地又處于天鏈-1的01星和02星中繼衛(wèi)星的覆蓋弧段，能夠保證神舟-8和天宮-1從相距140m的停泊點，到最終的靠攏鎖緊段，整個過程都在我國測控范圍內。這樣一旦出現(xiàn)緊急情況能夠及時進行測控，第一時間進行處理，從而保證各類操控的可靠性。

4 組合體飛行段

在這一飛行段，由天宮-1負責組合體飛行控制，神舟-8處于停靠狀態(tài)，但如果出現(xiàn)故障，神舟-8則可以立即進行“替補”。組合體內部環(huán)境的統(tǒng)一控制是未來載人空間站運行的重要技術。雖然因無人參與，這次試驗對大氣環(huán)境不進行驗證，也不打開艙門，但2個飛行器之間的通道是否暢通至關重要。

天宮-1攝像頭拍攝的天宮-1和神舟-8對接鎖緊完成后的畫面（視頻截圖）

5 再度對接段

組合體在飛行12天后，于11月14日成功進行了分離和第2次交會對接試驗。其主要過程為：組合體先轉身180°，然后對接機構解鎖，2個飛行器分離，神舟-8撤離至與天宮-1相距140m處停泊，按程序進行了第2次交會對接，再次構成組合體。其目的是再次驗證交會對接技術及對接機構等部件工作的可靠性與穩(wěn)定性，為未來的神舟-9、10載人手動對接打下基礎。這樣可以增加空間試驗的子樣，以獲得最大的效益。第1次對接是在地球陰影區(qū)進行，由于沒有太空中強光的影響，交會對接非常順利。為了充分驗證測量設備的抗干擾能力，第2次交會對接在光照區(qū)舉行，以考察測量設備在光照干擾下的工作情況，為以后載人手動對接做準備。這一做法有其合理性、經濟性，但同時也存在風險，然而我們成功了。

6 分離撤離段

天宮-1-神舟-8組合體在軌運行示意圖（神舟傳媒/制）

天宮-1與神舟-8交會對接任務全過程

再次對接的天宮-1與神舟-8組合體繼續(xù)飛行2天后，于11月16日進入分離撤離段。2個飛行器再次分離，分離后神舟-8緩緩轉身180°，從而與天宮-1行駛方向一致，同時加速飛行。神舟-8撤離至與天宮-1相距5km以外的安全距離時，交會對接試驗結束。11月17日，神舟-8返回艙返回內蒙古主著陸場。

2個飛行器能否正常分離與能否正常對接一樣重要，一旦無法分離，未來載人航天器上的航天員就可能面臨巨大風險。根據(jù)程序設計，對接鎖可自動分離，鎖緊機構依次解開后，2個對稱的彈簧提供了初始推力，神舟-8離開天宮-1，慢慢飛遠，直至撤至安全距離，神舟-8發(fā)動機點火，加速離開。自動分離一旦出現(xiàn)故障，也可以進行手動分離，將2個對接機構掰開；此外，還可以采用火工品將對接機構炸開，實行強行分離。

對接機構上的12把結構鎖，每個鎖的拉力都是數(shù)噸級。為了確保分離，采取了4重備份。神舟-8鎖鉤自動解鎖失效時由天宮-1鎖鉤解鎖；如果仍然不行，則先用火工品炸斷神舟-8鎖鉤；仍然無效時，最后的選擇就是把天宮-1的鎖鉤炸毀，如果發(fā)展到這一步，天宮-1的對接機構將永遠失效，無法迎接下一艘飛船。

神舟-8撤離返回后，地面控制對天宮-1進行2次軌道機動，將其從337km的對接軌道抬升到約382km的自主飛行長期管理軌道，等待下一次交會對接。382km這個高度是根據(jù)2012年發(fā)射神舟-9的發(fā)射窗口計算得出的，屆時天宮-1將通過自然衰減，軌道高度將降到約343km?！?/p>