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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。
美国的空间交会对接技术
博引
【期刊名称】《太空探索》
【年(卷),期】2011(000)010
【摘要】为了给＂阿波罗＂登月计划作技术准备,美国研制和发射了＂双子星座＂系列两舱式飞船,用于突破和掌握太空行走和空间交会对接技术。
1966年3月,美国＂双子星座＂8号飞船与由＂阿金纳＂火箭末级改装的目标航天器实现了世界上首次交会对接。
1969年7月,美国＂阿波罗＂指令舱与登月舱实现了首次月球轨道人控交会对接。
【总页数】3页(P37-39)
【作者】博引
【作者单位】不详
【正文语种】中文
【中图分类】V526
【相关文献】
1.空间交会对接技术
2.美国"轨道快车"计划中的自主空间交会对接技术
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空间交会对接技术的发展李应举，李惠峰，宁伟北京航空航天大学宇航学院，北京（100083）E-mail：liyingjux@摘要：在当前空间探测活动中，交会对接技术已经不可或缺。
而空间交会对接技术向更高水平发展，则是降低成本，提高可靠性的重要保障。
本文介绍了交会对接系统的系统控制方式、敏感器应用及对接机构，并讨论了相应的发展方向。
关键词：交会对接，RDV敏感器，对接机构，异体同构中图分类号：V111.引言自从20世纪60年代以来，全世界已经进行了近300次空间交会对接。
20世纪80年代，载人航天发展到实用阶段，永久性的载人空间站也在蓬勃发展，这些都强烈地促进交会对接技术向更高水平，向自动和自主方向发展。
本文介绍了交会对接系统的系统控制方式、敏感器及对接机构的发展现状，并对相应的发展方向进行了讨论。
2.交会对接的控制方式根据航天员和地面站的是否参与交会对接任务，其控制方式可分为：（1）任务控制：由地面任务控制中心通过遥测和遥控来实现。
此时，要求全球设站或有中继卫星协助完成控制任务。
（2）人工控制：航天员在轨道上对追踪航天器的姿态和轨道进行观察和，并进行手动操作。
（3）自动控制：不依靠航天员，由舰载设备或与任务控制相结合来实现。
（4）自主控制：利用高级自主交会对接系统，完全由舰载设备自主实现交会对接。
这种自主控制方式，可由航天员参与。
若航天员不参与，就是自主自动控制方式。
在实际应用中，美国较多的应用人工控制和任务控制相结合的控制模式来完成航天器的交会和对接，如航天飞机以及“双字星座”和“阿波罗”计划。
而苏联/俄罗斯则比较侧重于自动控制模式的应用。
1967年10月30日，苏联“宇宙186”（追踪航天器）与“宇宙188”（目标航天器）两个无人航天器就首次实现了空间自动交会对接。
尽管如此，他们也在同时进行着人工控制模式的研究。
在之后的“联盟号”、“联盟”T和“联盟”TM与礼炮号空间站的交会与对接中，自动控制模式及人工控制和任务控制相结合的控制模式都有应用。
空间交会对接技术详解空间交会与对接技术是指两个航天器在空间轨道上会合并在结构上连成一个整体的技术。
广泛用于空间站、空间实验室、空间通信和遥感平台等大型空间设施在轨装配、回收、补给、维修以及空间救援等领域。
意义重大空间交会与对接是载人航天活动的三大基本技术之一。
所谓三大基本技术就是载人航天器的成功发射和航天员安全返回技术、空间出舱活动技术和空间交会对接技术。
只有掌握它们，人类才能自由出入太空，更有效地开发宇宙资源。
对于国家来说，还能独立、平等地参加国际合作。
在突破并掌握了载人航天的基本技术之后，宇宙飞船的主要用途就是为空间站和月球基地等接送航天员和物资。
在航天领域专家常说的一句话是：“造船为建站，建站为应用。
”至今发射的宇宙飞船大多是作为空间站的天地往返交通工具和长期停靠在空间站上的救生艇。
为了实现宇宙飞船的运输功能，就必须攻克两项关键技术，那就是宇宙飞船与空间站的空间交会技术与对接技术，主要设备是交会测量系统和对接机构。
航天器之间的空间交会对接技术很复杂。
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，即使在1997年，俄罗斯的两个航天器还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。
通过多年的努力，目前美国和苏联/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。
尤其是苏联/俄罗斯在掌握了空间交会与对接技术以后，先后利用飞船的运输能力发展了几代载人空间站，在空间交会与对接等方面一直占据着技术优势。
虽然起步较晚，但欧洲、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，都取得了惊人的进步。
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。
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。
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。
国内外相关技术比拼交会对接系统使用的测量和控制系统各国各有特色，苏联/俄罗斯的交会对接测量系统使用S波段微波雷达为主，近距离还有目视光学瞄准系统，默认为自控交会对接，包含手动备份。
美国早期使用L波段微波雷达和目视光学瞄准系统，阿波罗时代改用X波段雷达，航天飞机时代进一步升级为Ku波段脉冲多普勒雷达加目视光学瞄准器，并使用GPS定位导航技术辅助，但交会对接都使用手动完成。
欧洲的A TV和日本的HTV都使用自动交会对接技术，虽然都使用了激光脉冲测量仪器，不过测量控制系统均为本土技术。
当前国际载人航天所使用的对接装置主要包括俄罗斯研制的针-锥对接系统，异体同构周边系统和美国研制的通用对接系统(CBM)。
美国的CBM对接系统需要空间站机械臂的协助，虽然日本HTV 货运飞船和美国未来的Dragon和Cygnus货运飞船都将使用这一系统，但中国无法参与国际空间站项目，无法通过交流合作掌握这一更复杂的对接系统。
天宫一号和神舟八号试验的对接装置由中国自行研制，参照了俄罗斯异体同构周边系统的规格。
俄罗斯目前自用的对接装置为针-锥机构，对接过程中主动端探针接触被动端椎体内壁，通过漏斗形椎体引导飞船配合姿控系统调整姿态，将主动端探针移动到中央的插孔上，进行咬合并进行减震操作，最后撤回探针解锁插孔，中心区域加压两扇门向后打开形成加压的内部通道。
针-锥系统结构相对简单，因此得到了广泛应用，直到今天仍是俄罗斯标准的对接装置，欧空局的ATV货运飞船也引进了俄罗斯的针-锥系统，不过ATV的自动寻的、交会迫近和对接操作的算法则完全是欧空局自己的设计。
此后虽然苏联联盟载人飞船、进步货运飞船和礼炮空间站都使用传统的针-锥对接装置，但仍进一步改进异体同构周边系统，准备在下一代载人航天系统中使用，苏联新一代的暴风雪号航天飞机使用编号APAS-89系统，原始设计外部直径2.03米，不过随后直径减少到1.55米，由于外部直径的缩小，内部通道直径也缩小到80厘米。
空间对接机构技术综述张崇峰;刘志【摘要】对空间对接机构及其技术进行了综述.将空间对接机构分为载人大型对接机构和非密封小型对接机构两大类,阐述了空间对接机构的物资补给与人员轮换、大型航天器或平台在轨装配、航天器在轨服务,以及探测器飞行过程构型优化等主要用途.将空间对接技术划为早期探索、实用、发展成熟和深入发展4个阶段.归纳了主要空间对接机构的特点.分析了空间对接技术中的总体设计、关键部件研制、对接力学仿真、对接机构试验等难点.回顾了我国空间对接技术的发展历程,以及突破的总体技术方案、捕获与缓冲设计、连接设计,以及其它设计要素等关键技术.给出了我国空间对接机构应用取得的重大成就.介绍了国外载人弱撞击式对接机构、停靠性对接机构和卫星对接机构等新型空间对接机构的研究背景、进展和涉及的关键技术.提出了未来我国空间对接技术发展路线,建议开展弱撞击对接系统、卫星对接机构的研究,并将合作目标对接技术向非合作目标捕获方向拓展.【期刊名称】《上海航天》【年(卷),期】2016(033)005【总页数】11页(P1-11)【关键词】空间对接;空间对接机构;捕获;缓冲;异体同构对接机构;周边式对接机构;弱撞式对接机构;通用停靠机构;卫星对接机构【作者】张崇峰;刘志【作者单位】上海航天技术研究院,上海201109;上海宇航系统工程研究所,上海201109【正文语种】中文【中图分类】V526空间对接使两个航天器在空间轨道上结合，并在结构上连接成一个整体。
空间对接技术的作用主要体现在三个方面：一是为长期运行的空间设施提供服务，包括物资补给、设备回收、燃料加注和人员轮换；二是大型空间建筑的在轨建造和运行服务，如组装空间站等；三是航天器在轨重构，实现系统优化以降低对运载能力的要求[1]。
航天器对接机构作为复杂也是关键的空间机构，一直是航天技术发展的重要标志，是各航天大国争相发展的核心技术。
空间对接需解决航天器的捕获，缓冲碰撞能量，避免发生硬碰撞，减少对接的冲击力，形成航天器间的刚性连接以及安全分离。
交会对接技术获国家专利
佚名
【期刊名称】《太空探索》
【年(卷),期】2012(000)001
【摘要】2011年11月22日，国家知识产权局局长田力普在上海向圆满完成我
国首次空间交会对接任务的上海航天技术研究院各研制单位颁发了15项专利证书。
【总页数】1页(P4-4)
【正文语种】中文
【中图分类】V526
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