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电影《生死时速》里有这样的镜头：两辆高速行驶的汽车同步并行解救乘客场面紧张刺激。这种场面与此次交会对接类似。电影中的车速还只是每小时几十到一百多公里，而航天器在轨道上运行的时速高达2.8万公里，并以0.2米/秒的相对速度接近——航天科技集团一院副总设计师张智这样形象地介绍神舟八号和天宫一号交会对接过程。
9月29日21时16分3秒，天宫一号发射成功，静待“神八”，时隔一月，神舟八号一飞冲天，追逐期待它的天宫一号。
神舟八号与天宫一号将进行两次对接，如果两次交会对接顺利实现，则宣告我国航天人又迈出空间技术发展战略中的关键一步——为未来建造空间站，开展空间应用和实验打下坚实基础。
两航天器高速对接难度大
“两个高速飞行的航天器在空间轨道上准确会合，精度要控制在十几厘米之内，其难度和风险可想而知。”中国载人航天新闻发言人武平介绍说。
此外，两个航天器在轨道上交会，除需要控制前后、左右外，还要控制上下方向，即3自由度控制，而要实现对接，还要再增加3个转动自由度的姿态控制。
到目前为止，只有美国和俄罗斯掌握完整的交会对接技术。1966年3月，美国的双子星座8号载人飞船与“阿金纳”目标航天器，在航天员手动操作下完成世界上首次交会对接。迄今，全世界在轨成功实现交会对接大约已有三百多次。
但空间交会对接技术难度极大，试验失败的风险随时存在。从国际上已经进行的交会对接任务看，也确曾发生过多次交会对接失败，如在20世纪70年代到80年代初，前苏联联盟号飞船与礼炮号轨道站对接就曾经出现多次系统问题，未能完成交会对接任务。
“神八”变轨追天宫
据武平介绍，交会对接飞行过程分为远距离导引段、自主控制段、对接段、组合体飞行段和分离撤离段。
神舟八号要与天宫一号对接，不能简单地像飞机一样对准目标加速追上去，两艘飞船必须在服从环绕地球运行规律的约束下实现交会，即边环绕地球，边缩短距离。因为追踪船一旦加速，它就离开原来轨道，进入另外一条较高的椭圆轨道。所以，为了缩短距离，神舟八号应该减速，使自己进入一条比原轨道略低的椭圆轨道，使轨道周期缩短。这样，两艘船各自绕地球运行的同时，相互间的距离就会缩短。神舟八号经过五次变轨，从初始轨道转移到与天宫一号目标飞行器共面的330公里的近圆轨道，在天宫一号目标飞行器后下方约52公里处，与其建立稳定的空空通信链路，之后开始自主导航。
自主控制段经历寻找、接近和平移靠拢三个阶段，神舟八号飞船自主导航控制到与天宫一号目标飞行器接触。
之后进入对接段，从对接机构接触开始，在15分钟内完成捕获、缓冲、拉近和锁紧四个过程，最终实现两航天器刚性连接，形成组合体。两艘飞船对接后，还要实现电、气、液路的连通。
由于每次对接都要消耗推进剂，必须保证最后一次对接尝试后无论成功失败，追踪船应留有足够的推进剂以便返回地面。
组合体飞行段由天宫一号目标飞行器负责组合体飞行控制，神舟八号飞船处于停靠状态。组合体飞行12天左右，将择机进行第二次交会对接试验。其主要过程为：对接机构解锁，两飞行器分离，神舟八号飞船撤离至相距天宫一号目标飞行器140米处停泊，按程序进行第二次交会对接，再次构成组合体。
组合体继续飞行两天后，进入分离撤离段，两飞行器再次分离，飞船撤离至距目标飞行器5公里以外的安全距离，交会对接试验结束。此后，神舟八号飞船返回舱返回地面；天宫一号目标飞行器变轨至自主飞行轨道，转入长期运行管理。
地面仿真试验控制风险
在国外载人航天活动早期，航天器之间的空间交会对接过程中经常发生故障与事故。1997年俄罗斯的两个航天器就发生过一次重大的空间交会对接事故——“进步M3-4”飞船与“和平”号空间站相撞，使“和平”号空间站上的“光谱”号舱被迫关闭，部分氧气泄漏，动力系统也受到影响。
据武平介绍说，交会对接工程采取了多种措施应对风险：一是确保飞行产品高质量，不带任何疑点发射；二是以最为关键的自主控制系统和对接机构为重点，进行大量的地面仿真与试验验证；三是针对交会对接过程中可能出现的故障，制定近百种故障预案，并进行反复的合练演练。
此外，针对不同类型的故障，设计了各种安全模式，以应对预案外的故障。比如为防止两飞行器碰撞，设计飞船撤退和撤离两种安全模式。同时，设置安全控制点，制定安全判据，以此有效控制风险。
（本报酒泉11月1日电 本报记者 尚文超）
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