７分鐘的完美對(duì)接，１６年的拼搏奮斗
——“神舟八號(hào)”和“天宮一號(hào)”對(duì)接機(jī)構(gòu)的研制故事
新華社上海１１月３日電（記者 張建松）浩瀚蒼穹，璀璨群星，共同見證了“神舟八號(hào)”和“天宮一號(hào)”在太空的精彩對(duì)接。北京時(shí)間１１月３日１時(shí)２８分，“神舟八號(hào)”上的對(duì)接環(huán)觸到“天空一號(hào)”對(duì)接機(jī)構(gòu)；１時(shí)３６分，兩個(gè)航天器成功對(duì)接。
為了這７分多鐘的完美一瞬，上海航天技術(shù)研究院參與奮斗了１６年之久。
精密復(fù)雜的系統(tǒng)工程
空間交會(huì)對(duì)接是載人航天最光輝的技術(shù)亮點(diǎn)。沒有兩個(gè)飛行器之間的對(duì)接，人類就無法長期在太空進(jìn)行活動(dòng)。
１９９４年，我國開始啟動(dòng)對(duì)接機(jī)構(gòu)預(yù)研工作，決定瞄準(zhǔn)國際先進(jìn)水平，采用“導(dǎo)向板內(nèi)翻式的異體同構(gòu)周邊式構(gòu)型”，以實(shí)現(xiàn)對(duì)接機(jī)構(gòu)研制的跨越式發(fā)展。上海航天技術(shù)研究院研制隊(duì)伍從１９９５年開始對(duì)接技術(shù)原理研究。
兩個(gè)航天器在繞地軌道上飛行速度達(dá)７．９公里／秒，進(jìn)入行星軌道速度更高，在太空中處于失重、真空狀態(tài)，在高低溫的環(huán)境下，還有強(qiáng)烈的輻射和宇宙射線侵入。因此，要讓這兩個(gè)“龐然大物”在太空對(duì)接起來絕非易事，許多問題都是我國航天界以前從未遇到過的。
研制團(tuán)隊(duì)列出了對(duì)接機(jī)構(gòu)四大關(guān)鍵技術(shù)：系統(tǒng)集成技術(shù)、動(dòng)力學(xué)仿真技術(shù)、關(guān)鍵單機(jī)研制技術(shù)和地面試驗(yàn)技術(shù)。遵循對(duì)接動(dòng)力學(xué)研究、參數(shù)設(shè)計(jì)、動(dòng)力學(xué)仿真、機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)和試驗(yàn)齊頭并進(jìn)、不斷循環(huán)迭代的研究思路，貫徹系統(tǒng)工程研究思想進(jìn)行產(chǎn)品研制。
經(jīng)過不懈努力、刻苦攻關(guān)，對(duì)接機(jī)構(gòu)的第一臺(tái)原理樣機(jī)于１９９９年成功問世。為了使樣機(jī)達(dá)到空間對(duì)接任務(wù)所要求的性能指標(biāo)，必須對(duì)所有關(guān)鍵零部件的性能進(jìn)行研究，這些零部件包括主驅(qū)動(dòng)組合、差動(dòng)組合、捕獲鎖、對(duì)接鎖、摩擦制動(dòng)器、電磁阻尼器、彈簧機(jī)構(gòu)、電連接機(jī)構(gòu)、密封技術(shù)、潤滑技術(shù)等。針對(duì)關(guān)鍵部件，上海航天技術(shù)研究院８０５所牽頭匯集全國多家單位，逐個(gè)攻克技術(shù)難關(guān)，帶動(dòng)了國內(nèi)相關(guān)專業(yè)的自主創(chuàng)新及發(fā)展。
安裝在“神舟八號(hào)”和“天宮一號(hào)”上的對(duì)接機(jī)構(gòu)共有１１８個(gè)傳感器進(jìn)行測量，５個(gè)控制器接發(fā)指令，上千個(gè)齒輪軸承進(jìn)行力和運(yùn)動(dòng)的傳遞，通過１８個(gè)電機(jī)和電磁拖動(dòng)機(jī)構(gòu)進(jìn)行動(dòng)作，由數(shù)以萬計(jì)的零件和緊固件組成?；顒?dòng)部件多，傳動(dòng)鏈長，精度要求高，目前已成功申報(bào)了２０多項(xiàng)專利。
自主創(chuàng)新的仿真先行
為了確保兩個(gè)航天器在太空成功對(duì)接，在“上天”之前必須在地面上開展大量試驗(yàn)。
眾所周知，地面與太空的環(huán)境條件有著天壤之別。要在地面模擬太空對(duì)接過程，必須在地面模擬太空環(huán)境，模擬兩個(gè)飛行器對(duì)接的初始條件，同時(shí)實(shí)時(shí)檢測對(duì)接過程力和位姿的變化。
上海航天技術(shù)研究院本著“仿真先行”思想，在樣機(jī)研制之前，首先完成了一整輪的對(duì)接過程動(dòng)力學(xué)分析，用以指導(dǎo)產(chǎn)品設(shè)計(jì)。仿真與試驗(yàn)在整個(gè)對(duì)接機(jī)構(gòu)研制過程中，呈現(xiàn)“你中有我、我中有你”的循環(huán)迭代過程。
對(duì)接機(jī)構(gòu)地面試驗(yàn)系統(tǒng)牽涉到復(fù)雜的地面模擬技術(shù)，其中許多方法需要?jiǎng)?chuàng)新思維巧妙構(gòu)思，許多試驗(yàn)設(shè)備只能自行研制、自主創(chuàng)新。由８０５所牽頭，匯集國內(nèi)多家單位，成功研制開發(fā)了空間對(duì)接機(jī)構(gòu)緩沖試驗(yàn)臺(tái)、空間對(duì)接機(jī)構(gòu)綜合試驗(yàn)臺(tái)、空間對(duì)接機(jī)構(gòu)整機(jī)特性測試臺(tái)、空間對(duì)接機(jī)構(gòu)熱真空試驗(yàn)臺(tái)４個(gè)大型試驗(yàn)設(shè)備，一舉使我國太空對(duì)接的地面模擬技術(shù)躋身世界一流，創(chuàng)造了“外國有的我們有、外國沒有的我們也有”的試驗(yàn)條件，使國外同行刮目相看。
１６年的研制之路充滿著艱辛與坎坷。２００６年，方案樣機(jī)總裝完成，開始試驗(yàn)驗(yàn)證，但在試驗(yàn)過程中卻出現(xiàn)了緩沖碰撞力超差和分離角速度超差問題，這兩項(xiàng)指標(biāo)是對(duì)接任務(wù)中的重要性能指標(biāo)。上海航天技術(shù)研究院領(lǐng)導(dǎo)對(duì)此高度重視，專門組織攻關(guān)隊(duì)伍進(jìn)行專題攻關(guān)，運(yùn)用仿真、理論計(jì)算、故障樹分析等手段確定了對(duì)碰撞力、分離角速度敏感的因素，進(jìn)行了上千次的驗(yàn)證試驗(yàn)；采用創(chuàng)新思維，研制了不少輔助設(shè)備協(xié)助解決問題。經(jīng)過近一年的努力，兩個(gè)技術(shù)指標(biāo)超差問題終于得到解決，相關(guān)攻關(guān)成果還申請(qǐng)了專利。
老中青結(jié)合的年輕團(tuán)隊(duì)
任何一次對(duì)高難技術(shù)的攻克過程也是一支研制隊(duì)伍的成長過程。
上海航天技術(shù)研究院早期的對(duì)接機(jī)構(gòu)預(yù)研小組只有６人，他們用生命中最寶貴的１０年，奠定了對(duì)接機(jī)構(gòu)堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。隨著事業(yè)的召喚，一大批年輕人加入到對(duì)接機(jī)構(gòu)的研制隊(duì)伍中來。如今，上海航天技術(shù)研究院執(zhí)行首次交會(huì)對(duì)接任務(wù)的兩支試驗(yàn)隊(duì)近２５０人，其中４０歲以下青年人有１６４人，占到總?cè)藬?shù)的６６％，平均年齡３６．８４歲。
歲月因平凡而偉大，事業(yè)因執(zhí)著而非凡。將畢生精力都奉獻(xiàn)給航天事業(yè)的陶建中研究員退休后仍然奮戰(zhàn)在對(duì)接機(jī)構(gòu)研制一線，帶領(lǐng)空間對(duì)接機(jī)構(gòu)綜合試驗(yàn)臺(tái)研制團(tuán)隊(duì)的年輕人，克服技術(shù)要求高、研制周期緊、關(guān)緊技術(shù)多等重重困難，在兩年半時(shí)間內(nèi)，攻克了運(yùn)動(dòng)模擬器、大回路控制系統(tǒng)等技術(shù)難關(guān)，順利完成了綜合臺(tái)研制并交付使用，為對(duì)接機(jī)構(gòu)突破捕獲緩沖關(guān)鍵技術(shù)作出了重要貢獻(xiàn)。
對(duì)接機(jī)構(gòu)分系統(tǒng)主任設(shè)計(jì)師柏合民博士作為引進(jìn)的高學(xué)歷人才，帶領(lǐng)對(duì)接機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)師隊(duì)伍，用了一年多時(shí)間，開展了三輪對(duì)接機(jī)構(gòu)分離角速度技術(shù)攻關(guān)，進(jìn)行了幾百次試驗(yàn)，吃透技術(shù)、摸清規(guī)律，終于實(shí)現(xiàn)對(duì)接機(jī)構(gòu)連接分離關(guān)鍵技術(shù)高指標(biāo)的要求。
“我國首次太空交會(huì)對(duì)接任務(wù)的圓滿完成，將永遠(yuǎn)載入世界載人航天史冊(cè)?！鄙虾：教旒夹g(shù)研究院試驗(yàn)隊(duì)隊(duì)長駱劍說，“１６年的研制歲月，我們與對(duì)接機(jī)構(gòu)一起度過了無數(shù)個(gè)不眠之夜，在戰(zhàn)勝無數(shù)個(gè)困難和挫折的過程中，我們和對(duì)接機(jī)構(gòu)一起成長、一起成熟，我們已經(jīng)成為朋友、成為兄弟、成為心心相印的親人，我們祝福它的太空之旅一帆風(fēng)順！”
