来自空间站的“深情一吻”
新知
按照计划，中国首个空间试验站“天宫一号”很快就要升空了。在“天宫一号”之后，神舟八号也将飞赴太空，与“天宫一号”交会对接。如果成功，将意味着我国成为继美国、俄罗斯后，第三个独立掌握航天交会对接技术的国家。
奔向载人空间站时代
我们首次听到“天宫一号”的名字是在2009年春晚上，“天宫一号”作为神秘礼物亮相。
“天宫”是古代中国人对未知太空的通俗叫法。以“天宫一号”为目标飞行器命名，就是希望引起国人的共鸣。目前，“天宫一号”整装待发，发射工作己经准备就绪，将在本月中下旬择机发射。
“天宫一号”成功发射后，还将发射神舟八号、神舟九号、神舟十号飞船，分别与“天宫一号”完成空间交会对接，从而建立中国第一个空间站。
“天宫一号”的主体为短粗的圆柱体，直径比神舟飞船更大，前后各有一个对接口。两舱分别为实验舱和资源舱，实验舱由密封的前锥段、柱段和后锥段组成，实验舱前端安装一个对接机构，以及交会对接测量和通信设备，用于支持与飞船实现交会对接。资源舱为轨道机动提供动力，为飞行提供能源。
不过，“天宫一号”并非真正的空间站，而是用于试验我国未来空间站项目所需技术的首个太空试验平台，为此后我国建设空间站做准备。它可以进行科学实验、生产、太空观测、侦察、在太空中储备物质等多种用途。此外，还在太空育种方面，可以培育出各种各样的蔬菜；在工业方面，可以制造出在地球上制造不出来的材料；另外还有导航，比如GPS定位如果不借助空间站就无法实施。
这些都比不上它最重要的一个任务——进行空间对接。中国若要建立空间站，两个最关键的技术必须解决，其一是宇航员出舱行走，已于2008年完成；其二就是太空舱交会对接，特别是其与“神舟”八号将进行交会对接任务，更是中国载人航天工程前所未有的挑战。因此，“天宫一号”任务的成功关键不仅在于发射升空和在轨运行，能否在两年内完成与三艘“神舟”飞船的交会对接才是关键。
不容易的“深情一吻”
不过，在浩瀚无垠的苍穹中，想与空间站成功对接，来一次“深情一吻”可不容易。
空间交会对接是公认的航天技术瓶颈，它涉及轨道设计、硬件交会对接设计、控制技术、从远距离到近距离的多次变轨，以及两个飞行器的通信体制和供电体制等诸多难点。
要知道，宇宙空间站距离地球表面约300公里，以每秒8公里的速度绕地球运行。宇宙飞船要与国际空间站保持相同的高度及速度飞行，当两者相对静止状态时将飞船连接口与空间站对接，且连接装置的口径仅为10至30厘米。由于两个航天器的速度都很快，如同地面上两辆急速飞驰的跑车，要让它们的距离必须一直保持在1米左右，这是非常不容易做到的。
“交会对接”中最令人挠头的就是“追尾”了。在对接过程中，如果计算不准，就可能发生“追尾”事故。上世纪70年代到80年代，苏联飞船“联盟-10”、“联盟-15”、“联盟-23”以及“联盟-25”，均在与“礼炮号”轨道站对接时发生过失误。在空间交会与对接的两个航天器中，一个称目标航天器，一般是空间站或其他的大型航天器，是准备对接的目标；另一个称追踪航天器，一般是地面发射的宇宙飞船、航天飞机等，是与目标航天器对接的对象。对接对象也可以是太空中失控的或出现故障的航天器。追踪航天器从发射入轨到最后与目标航天器完成刚性连接，整个过程大致可分为地面导引、自动寻的、最后逼近、对接合龙四个阶段。
航天器空间交会对接技术的实施必须由高级控制系统来完成，根据航天员及地面站的参与程度可将控制方式划分为如下四种类型：第一，遥控操作：追踪航天器的控制不依靠航天员，全部由地面站通过遥测和遥控来实现。第二，手动操作：在地面测控站的指导下，航天员在轨道上对追踪航天器的姿态和轨道进行观察和判断，然后动手操作。第三，自动控制：不依靠航天员，由航天器上设备和地面站相结合实现交会与对接。该控制方法也要求全球设站或有中继卫星协助。第四，自主控制：不依靠航天员与地面站，完全由航天器上设备自主实现交会与对接。
从本质上说，上述分类可归结为人工控制方式或自动控制方式。迄今为止，美国较多地应用人工控制方式，而苏联/俄罗斯则主要采用自动控制方式。
测量系统是对接时的眼睛。苏联/俄罗斯飞船与空间站对接使用的交会测量系统最早叫“针”，后来增加了数字计算机又改名为“航向”。航天员可借助显示器和键盘进行手动控制。该系统在中远距离采用S频段微波雷达，近距离有激光测距仪、目视光学瞄准器。其S频段微波雷达装在飞船上，包括自动导引头、测距仪和径向速度测量装置；空间站上设有信标、应答机和通信设备等相应的搜索、捕获定向敏感器。“航向”系统共有9部天线组成搜索捕获和跟踪测量系统（追踪航天器上5部，目标航天器上4部），其中6部天线用于搜索捕获和初定向，1部用于停靠阶段定向，2部用于相互跟踪、相对运动测量和停靠阶段定向。
美国“阿波罗”飞船指令舱与登月舱对接， 使用的交会测量系统为X频段单脉冲连续波雷达、目视光学瞄准器。“阿波罗”与“联盟”飞船对接也采用这套测量系统。美国航天飞机与空间站对接，使用的交会测量系统是Ku频段脉冲多普勒雷达、目视光学瞄准器。它具有通信、收发功能，作用范围为30米-220千米，但接近与对接仍由手动完成。
而在最后逼近和对接阶段，光学成像敏感器有更突出的优点，所以也是国际上普遍使用的敏感器；激光雷达的优点是波束窄、分辨率高、体积小、重量轻、精度高，适合于近距离测量，在各国得到广泛重视；GPS差分测量可大大提高测量精度，日本、欧空局都将GPS作为交会对接过程中的辅助测量手段。
中国对接技术与众不同
目前，只有美国和俄罗斯已完全掌握了在地面支持下的载人交会与对接技术。1966年3月16日，美国双子星座8号飞船与由阿金纳火箭末级改装的对接目标实现了世界上首次交会对接。1969年7月，美国阿波罗登月舱与指令服务舱实现了首次月球轨道人控交会对接。
欧洲、日本等国家在空间交会与对接研究方面已取得长足进步，特别是某些单项技术和设备，如地面仿真、对接敏感器等。日本曾于1998年通过两颗卫星成功进行了无人交会与对接在轨试验，2009年又用首个H2转移飞行器实现了与国际空间站的交会对接。欧洲也在2008年用首个自动转移飞行器实现了与国际空间站的交会对接 。
相比之下，中国首次交会对接技术和当年美国、苏联的做法有所不同：后者都采用了飞船与飞船对接，而中国则研制了一个“目标飞行器”作为对接目标，追踪飞行器则采用飞船。
“天宫一号”前后各有一个对接口。2002年起上海航天技术研究院就开始研制对接装置，已经进行了大量的地面试验，2009年进入初样研制阶段，从天宫一号的视频和图片看，中国的对接装置仿制俄罗斯APAS-89对接装置，公开报道中和APAS-89一致的0.8米内部直径也验证了这一猜测。从现有资料看，中国的交会对接将使用高精度的激光雷达测量相对姿态，这是俄罗斯并未投入使用、欧日在ATV/HTV中开始使用的新技术。
此外，神舟系列飞船从“神八”开始有了许多技术改进，成为一种崭新的天地往返飞行器。其中交会对接功能是最主要的特色。航天员可以根据电视图像操纵飞船，使其紧跟目标飞行器。有专家指出，要实现顺利对接，两个飞行器的相对速度不能超过每秒0.2米，横向偏差不能超过18厘米。对接成功后，“神舟八号”飞船会通过很多把锁紧紧绑住“天宫一号”，完成“情人”之间的“深情拥抱”。