空间交会对接技术概览
空间交会对接的发展历程
Development Course of Space Rendezvous and Docking发展历程林来兴 (北京控制工程研究所)空间交会对接的1 引言空间交会对接产生和初期蓬勃发展，完全是美苏冷战时期两国开展空间竞赛的结果。
后来由于空间技术本身发展和应用需求，使其连续不断进步，发展出许多新的应用领域。
半个世纪以来，全世界成功实现交会对接近500次。
只有美国、俄罗斯、中国、欧洲航天局和日本独自掌握交会对接能力。
现在人们开始认识到，发展交会对接技术本身不是目的而是手段，应用这种手段的空间任务和工程项目具有深远的科学意义、极大的应用价值和社会与经济效益。
空间交会对接技术从出现到发展成熟，成为空间操作的重要手段，回忆这50年来空间交会对接技术发展和辉煌成果分为过去和现在，前30年划为过去，后20年定为现在（大约2001—2020年）。
2 交会对接的过去试验研究阶段（1）双子座号飞船美国为在空间竞赛中赶超苏联，决定实施“阿波罗”计划，为此产生交会对接概念和需要。
美国为39实施“阿波罗”计划必须要先在近地轨道成功验证空间交会对接技术，从而产生双子座号（Gemini）飞船。
1966年3月16日，美国双子座－8飞船与阿金纳号目标飞行器在航天员参与下实现了世界上首次交会对接。
对接机构很简单，由“锥”与“环”组成，前者装在双子座号飞船的通道口上，后者装在阿金纳号飞行器尾部。
测量系统为交会雷达，另有光学瞄准镜，用于近距离测量，提供航天员使用。
双子座号飞船为“阿波罗”计划的交会对接完成了技术准备。
（2）初期联盟号飞船在美国之后，苏联于1967年10月30日用宇宙－186和宇宙－188不载人联盟号飞船完成了首次自动交会对接。
1969年联盟－4和联盟－5飞船实现了载人交会对接。
对接机构为“杆-锥”式，对接机构当中没有通道，航天员必须从舱外进入另一艘飞船。
不久经过改进后，把“杆-锥”式对接机构转动90°，航天员可以从舱内通过。
神舟八号中国首次载人空间交会对接的壮举
空间交会对接技术的实现过程和难点
空间交会对接技术的实现过程包括远距离探测、接近、对接和分离四个阶段，涉 及复杂的轨道动力学、姿态括：航天器自主导航与控制、精确轨道确定与跟踪、传感器融合与决 策控制、自主避障与碰撞避免等。
空间交会对接技术的发展和应用前景
空间交会对接技术的发展经历了从地面遥控到航天器自主控 制的过程，目前已经实现了载人空间交会对接。未来，随着 技术的不断进步和应用需求的增加，交会对接将更加快速、 可靠和自主。
国际合作与交流的加强
中国载人航天工程秉持开放合作的理念，与多个国家和国际组织开展 了广泛合作与交流，共同推动人类太空探索事业的发展。
激发民族自豪感和凝聚力
中国载人航天工程的成功实施，激发了全民族的自豪感和凝聚力，提 高了国家形象和国际地位。
中国载人航天工程的未来计划和展望
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空间站建设
神舟八号的组成和结构
组成
神舟八号由轨道舱、返回舱和推进舱 三个部分组成。
结构
神舟八号采用三舱一段的结构布局， 即轨道舱、返回舱、推进舱和有效载 荷舱。
神舟八号的发射和返回过程
发射过程
神舟八号通过使用运载火箭发射升空，进入预定轨道。
返回过程
在完成与天宫一号的载人空间交会对接任务后，神舟八号返回舱在预定时间和 地点安全返回地面。
空探索事业的发展。
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空间交会对接技术
空间交会对接技术的概念和重要性
空间交会对接技术是指在太空环境下 ，使两个或多个航天器在空间轨道上 实现精确相对定位和在轨连接，以完 成特定的任务。
空间交会对接技术是实现空间站组装 、补给、维修和航天员交换等任务的 关键技术，对推动太空探索和人类航 天事业发展具有重要意义。
空间交会对接展示将亮相重庆高交会——中国航天科技集团百余成果让公众近距离感受军民结合技术成就
体系 ， 广泛应用在广播通信、教育 、农业 、国土资源、交通、防灾减灾 等领域，为国家和各级政府提供了大量科学的宏观辅助决策信息 ， 为改 善 民生发挥了重要作用。特别是北斗卫星导航系统 的应用，不仅能满足
天地信息—体化。
本届高交会上，航 天科技集团将通过多种方式 ， 展现其在节能减 排和生态环保领域取得的成果。在全球变暖 的背景下 ，中国作为负责任
确度就 必须实际测量。我们在国际上首次提出了理论算法与光阑滤波相 结合的技术方案 ， 将确定度控制在小于 ０ ５ ． 纳米的范围之 内。 ０ 其次 ， 信号去噪关键技术突破。干涉信号 的准确采集直接决定直 径测量准确度 ，我们实现了一种高效率噪声处理新方法，提高了信号测
量准确度，为国际首刨。第三 ， 精密绝热控温技术创新。利用 “ 温度补 偿效应”和 “ 相位叠加效应 ” 研制 出温度稳定性 显著优于 国际 同行的 ， 精密绝热控温系统。此项技术深得国际同行的肯定 ，基于此项技术还获 得了发明专利。 应用前景 ， 提高我国特种工业领域国际竞争力 记： 目 项 成果在推动乖技进步和 提高行业竞争力方面有哪些作用？ 斗 罗：首先，该项研究成果 ＰＥ我国 Ｎ ＿ ＿ Ｊ Ａ测量研究、国际合作研究、
引起的波动就会剧烈颠簸，甚至失去控制。只有充分掌握海洋环境 ， 特 别是水下密度场的分布和变化规律，了解它们对潜水艇活动 的影响 ，才
备制造、卫星运营服务这—卫星应用产业链上的独特优势 ， 通过空间信 息基础设施与地面相关信息基础设施的融合式发展 ， 促进物联网、 “ 智
空间交会对接技术
《空间交会对接技术》阅读答案沈羡云北京时间2011年11月3日凌晨1时36分，天宫一号目标飞行器与神舟八号飞船顺利完成首次交会对接，中国载人航天首次空间交会对接取得圆满成功，开辟了载人航天的新纪元。
人们在谈起空间交会对接时总是将它们连在一起，好像是一回事，实际上它是两个过程，即是空间交会和空间对接的总称。
空间的交会对接就好像人生的恋爱和结婚一样，是有联系但性质上又不完全相同的两回事。
空间交会是指两个或两个以上的航天器，通过轨道参数的调整，在空间轨道上按预定位置和时间“相会”的过程。
通常只要交会的航天器相距在一定距离范围以内（例如300米），就算实现了交会。
对接是指它们“相会”后，通过专门的对接装置将两个航天器连接成一个整体。
交会的航天器不一定对接，但是需要对接的航天器则一定要首先实现交会，而且交会还必须达到对接所要求的精度。
回顾一下载人航天的历史，我们可以看到：无论是美国还是俄罗斯都与我国一样，经过了发射单个飞船、空间实验室、空间站三个阶段。
在这个过程中，最主要的一项技术就是交会对接技术。
可以说没有交会对接技术的发展，就没有载人航天的发展。
可以想象一下，哪个火箭有这样大的推力可以将像国际空间站这样的庞然大物发射到太空？国际空间站的建成，都是靠交会对接将一个个舱段与空间站的主构架连接在一起的；国际空间站的应用，也是通过交会对接将航天员和物质一次次地送到国际空间站，使他们发挥作用。
目前我国火箭近地轨道最大运载能力仅为9.2吨，不仅无法将体积更大、重量更重的空间实验室发射升空，也满足不了空间实验室在运行期间所需大量物资的运输要求。
根据航天器空间交会对接技术的发展过程，可将其在载人航天活动中所起的主要作用归纳为以下几个方面。
首先，它是空间站和载人飞船维持正常运行的必要条件。
航天员定期的更换、飞行所需的燃料、航天员的食物、科研生产原材料的补给和取回、仪器设备的更换与维护、在飞行轨道上为其他应用卫星提供服务等，都需通过空间交会对接以实现地面和太空航天器之间的人员和货物运送。
空间交会对接仿真技术研究
关 键 词 ：交 会 对 接 ； 真 ； 轨 服 务 ； 模 仿 在 建 中图 分 类 号 ：Ｖ １ ９
文 献 标 识 码 ：Ａ
文 章 编 号 ：１ ７— １ ７ ２ ０ ） ５０ ５— ５ ６ ３０ ２ （ ０ ８ ０ —０ ３０
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空间交会对接概述
航天器交会对接技术是航天领域一项非常复杂、难度很大的工作。
随着航天技术尤其是载人航天技术的发展，空间交会对接技术也得到了迅速发展和广泛应用。
美国和前苏联在&’世纪5’年代就开始了空间交会对接技术的研究。
6755年!月65日，美国双子星座8号载人飞船和阿金纳飞行器在宇航员的参与下实现了人类历史上的首次空间交会对接。
近(’年来，美国和前苏联9俄罗斯已经成功地进行了&!’多次航天器的空间交会对接，其中6:’多次是由前苏联9俄罗斯的航天器完成的。
欧空局在&’世纪8’年代就开始了航天器的交会对接研究和地面试验，立足于实现自主自动的在轨交会对接，但至今尚未进行航天器的在轨交会对接。
日本从&’世纪;’年代初就开始航天器的空间交会对接技术研究，也立足于实现自主自动的在轨交会对接，并且在6778年;月和8月先后两次成功地进行了“工程试验卫星”无人自动交会对接，成为世界上第三个实现空间交会对接的国家。
目前载人航天已成为世界航天的发展热点，不少国家都把发展载人航天技术和建立永久性空间站作为本世纪内的发展目标。
可以预言，随着载人航天事业的发展，交会对接技术必将向着更高水平、自动和自主的方向前进。
何为空间交会对接空间交会对接是空间交会与空间对接的总称，是两个航天器之间的在轨运动行为。
通常称在轨运行的航天器为目标航天器，与目标航天器进行交会对接的航天器为追踪航天器。
空间对接是由对接机构系统自主独立完成的，对接过程中无需控制系统的参与。
目前，国内外学者将航天器空间交会对接的飞行过程划分为如下四个阶段：地面导引阶段、自动寻的阶段、最终逼近阶段和对接阶段。
各阶段的主要飞行操作如表6所示。
除此以外，当两个航天器对接成功并且经过一段时间完自动寻的阶段最终逼近阶段向目标航天器加速；稳定视线<=>?@；距离和速度控制；精确制动；捕获零速度点?&；保持相对距离不变；捕获外部目标<>AB@；准备最后合拢；靠拢和接近操作；最后制动到内部目标点<CAA@；准备对接对接阶段对接敏感器开始工作；姿控和轨控系统停止工作；撞锁动作；锁紧和密封；对接状态检验；连接数据、电源等线路主要操作阶段地面导引阶段表!交会对接各阶段的主要操作天工程的进展，我国空间对接技术的研究已迫在眉睫。
载人航天交会对接技术
盾，月球轨道交会对接实现了将登月飞行器与返回 地球飞行器的功能区分和独立，大幅降低了对火箭 运载能力的需求。
交会对接技术的另一个重大潜在应用领域是载 人登月和深空探测任务。这些任务所需运载能力巨 大，通过多次发射和交会对接技术在近地轨道完成 飞行器的组装，是降低对单发运载火箭能力需求的 有效途径，特别是对于诸如火星及其以远的载人任 务而言，这可能是目前技术水平上可工程实现的最 佳、甚至唯一途径。
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高端论坛
载人航天 2011 年第 2 期
外活动等不同方式实现对目标的捕获，大大增强了 其轨道服务功能。航天飞机的任务规划仍然由地面 完成，机上 GNC 系统根据航天员指令可以自动执行 许多交会控制功能，包括目标定位、相对导航和控 制。最终逼近段仍然由航天员操作完成。
猎户座飞船的研发对交会对接的自动性和自主 性提出了更高要求。目前在研发的关键技术包括自 动交会 GNC 算法、自主任务管理、自动相对导航敏 感器技术、先进捕获和对接机构、机械臂组装技术。 这些技术中许多已经成熟，关键的挑战是要将这些 技术进行集成[2]。 2.3 俄罗斯/前苏联交会对接技术的发展
天空实验室计划继承了阿波罗交会对接的软硬 件技术。1975 年，阿波罗飞船与联盟号飞船实现了 美、俄航天器间的交会对接，这一项目应用了新的异 体同构周边式对接机构。
航天飞机的交会对接具有许多新的特点。与此 前的交会对接任务不同，航天飞机的重要任务之一 是为位于不同轨道上的飞行器提供轨道服务，这些 任务及其轨道在航天飞机研发设计时可能并没有考 虑，有的任务中目标飞行器甚至不能提供相对导航 支持。航天飞机采用了对接机构、机械臂、航天员舱
关键词 载人航天 交会对接 关键技术 发展现状 发展趋势 分类号 V526 文献标识码 A 文章编号 1674-5825 （2011） 02-0001-08
空间交会对接测量技术的研究
空间交会对接测量技术的研究作者：杨至楷来源：《中国新通信》 2018年第23期一、引言空间交会对接技术分为交会和对接两个部分。
“交会”表示两个航天器在预定时间内达到同一空间位置；“对接”指的是两个航天器接近并通过特定装置连接，构成一个组合体。
两个航天器间的各项参数的精确测量是实现空间交会对接的关键技术。
测量技术经过半个世纪的发展，其精确性和可靠性有了长足进步。
应用的测量系统主要有微波雷达、激光雷达、光学成像敏感器、GPS/ 相对GPS(RGPS) 导航定位系统等。
本文在综述空间交会对接技术国内外发展现状的基础上，重点论述了空间交会对接的测量技术，并展望了交会对接测量技术的发展趋势。
二、空间交会对接技术概述在空间交会对接的两个航天器中，一个称为目标飞行器，是准备对接的目标，它既可以是空间站、空间实验室等大型航天器，也可以是空间中失控或出现故障的航天器；另一个称为追踪飞行器，是地面发射的载人/ 货运飞船、航天飞机等，是与目标飞行器对接的对象。
追踪飞行器从发射入轨到最后与目标飞行器完成交会对接，整个过程大致可分为地面导引、自动寻的、最后逼近、对接合拢四个阶段。
空间交会对接任务的基本组成框图如图1 所示。
2.1 空间交会对接的关键技术空间交会对接的关键技术主要包括跟踪测量技术、姿态和轨道控制技术、对接机构技术和地面测量与控制等4 大技术。
2.1.1 跟踪测量技术跟踪测量技术是指两个航天器在空间交会对接时，依靠器载敏感设备对两个航天器的相对姿态、相对位置与相对速度进行精确测量的技术。
跟踪测量技术是实现对接的基础，测量的精确与否对于对接成败起着至关重要的作用。
2.1.2 姿态和轨道控制技术姿态控制技术是指通过飞轮或喷气控制，确保目标飞行器与追踪飞行器实现稳定飞行，并且保证在对接过程中对接面轴向始终在同一直线上；轨道控制技术是指通过轨控发动机，利用霍曼变轨原理或其他变轨原理，使得两个航天器处于同一轨道，并且使追踪飞行器逐渐逼近目标飞行器，最终以接近于零的相对速度互相接近。