神舟九號飛船與天宮一號目標飛行器在太空“相吻”的瞬間，是首次載人交會對接任務中最受人們關注的一刻，中國載人航天發展史必定會銘刻這一輝煌瞬間。為了讓那一瞬完美無缺，航天科技工作者花費了16年的時間。16年篳路藍縷，航天人從零開始，以堅忍不拔的精神攻堅克難，以無私奉獻的精神甘于寂寞、執著向前。

　　技術難——只有3個國家掌握的技術

　　前蘇聯與美國是最早掌握交會對接技術的國家。由于這項技術難度非常大，這兩個國家在實施交會對接過程中都曾出現過故障。

　　上世紀60年代末，美國在太空最早實現了交會對接。但當時的對接只在兩個飛行器之間進行，并沒有形成安全通道。聯盟號飛船在與禮炮一號空間站完成空間對接后，由于對接機構出現問題，還出現過航天員沒能進入空間站的情況。

　　直到前蘇聯在太空建立和平號空間站時，交會對接技術才日臻成熟。至今，俄羅斯已在太空完成了數百次的交會對接。美國雖已掌握該項技術，但航天飛機的對接機構都是向俄羅斯采購的，而歐空局的對接機構也都是由俄羅斯生產的。

　　2011年11月3日，隨著神舟八號飛船與天宮一號目標飛行器在太空中成功實現交會對接，我國成為繼俄、美之后第三個完全獨立掌握交會對接技術的國家，并闊步邁向空間站時代。這一成就的取得非常不易，航天科技工作者為此付出了大量的心血。

　　加工難——不為人知的攻關歲月

　　“解決了動力學參數設計問題只是解決了設計方案可不可行的問題。當時，我們對項目后續進展還是很樂觀的，卻不知真正的考驗才剛剛開始。”回憶起當時的情景，張崇峰介紹說，“要把幾百個齒輪裝配好，協調匹配的工作難度非常大，大量的機構設計工作又開始了。”

　　交會對接時，要在一兩秒鐘之內，完成幾百個齒輪與軸承一連串的捕獲動作，還要在十幾秒內完成緩沖等動作，對接機構必須非常靈活。為了一氣呵成完成交會對接動作，研制人員下了極大的工夫，并攻克了10個關鍵技術，其中包括接觸、捕獲、緩沖、拉緊、密封連接及分離等機構。研制人員從小部件、小單機開始做起，再串成整體系統，進行試驗驗證。

　　當時，805所一批從事傳動設計的老設計人員起到了關鍵作用。一位叫楊耀明的老設計師曾做過一項統計，設計交會對接機構半年所畫的圖紙是其過去20年的總和，可見這些傳動設計領域老專家們的工作量之大、付出的心血之多。

　　剛開始時，研制人員希望把對接機構做得非常精確，但在試驗過程中卻發現，機構的靈活性以及能夠順利完成對接才是最重要的，零部件的精度要求反而是第二位的。從理論設計到試驗，再根據試驗結果調整設計方案，這樣的循環過程經歷了不知多少次，在實踐過程中，設計思路、設計規范也在不斷調整。

　　由于參與對接機構研制的廠家眾多，研制人員需要把航天嚴格的質量控制要求傳遞給合作單位。一家航空企業生產的傳感器產品，其質量滿足國軍標要求。但在測試過程中，細心的測試人員卻發現，一個信號有跳動的現象。為此，航天技術人員與這家航空企業共同查找原因，并修改了操作工藝，經過反復測試，終于滿足了設計要求。那家航空企業表示，與航天企業合作，也促進了其自身技術水平的提高。

　　論證難——從一張白紙開始

　　交會對接機構由捕獲緩沖、連接分離、控制和控溫四個子系統組成，包括118個傳感器、5個控制器、上千個齒輪軸承、18個電機和電磁拖動機構、數以萬計的零件和緊固件，在其內部，更是有數百條導線縱橫密布。要使這么多零部件協調一致，這么多導線不出現任何差錯，真是難上加難。

　　回憶起研制交會對接機構最初的攻關歷程，載人航天工程空間實驗室系統副總設計師張崇峰有很多感慨。他介紹，我國載人航天工程獲得國家立項后，上級有關領導希望中國航天科技集團公司及早開展交會對接機構的立項與研究工作。

　　當時，張崇峰還是哈爾濱工業大學的一名教師，在俄羅斯進修時，他曾專門進行過交會對接項目的研究。不久，八院與哈工大聯手合作，共同開展研制工作。受這項工程的吸引，張崇峰調入805所，組建了一支7人研制團隊，正式開始了交會對接方案的論證工作。最初的研制資金都是由研究所自籌的，如果方案不能通過，前期的努力與付出將付之東流。

　　“方案論證是從一張白紙開始的。當時，交會對接的核心技術在國外是被封鎖的。我們僅僅靠很少的信息，以及到俄羅斯參觀獲得的感性了解，還有克服困難的信心與決心，開始了方案論證工作。”張崇峰介紹。

　　在方案論證階段，張崇峰主筆完成了方案第一稿。時任八院副院長施金苗多次召集大家進行方案討論。他一頁一頁地進行講解，耐心地向研制人員闡述怎樣考慮問題、怎樣修改方案。結合他的修改意見，研制人員又花費了幾個月的時間，重新修改了方案。功夫不負有心人，經過不斷修改與完善，最終，交會對接研制方案順利通過了評審與復審。

　　設計難——16年的寂寞與平凡

　　都說十年磨一劍。研制初期，研制人員經過測算，計劃用10年的時間完成交會對接系統的研制工作，但受方案多次更改等原因的影響，最終完成這一任務用了16年。在這16年里，神舟飛船發射了7次。當載人航天工程其他分系統的研制人員已多次為成功而慶賀，不少人喜獲嘉獎并獲得職位提升時，交會對接系統的研制團隊卻仍然默默無聞地攀登著一座座技術高峰。

　　交會對接研制過程中，首先遇到的難題是動力學設計。別看神舟飛船與天宮一號實施交會對接時只是瞬間的一碰，但其技術難度之大卻超乎想象。如果用力過大就會“追尾”，用力過小就會對接不上。為此，研制團隊首先要建立動力學模型，完成整套動力學參數設計；之后，再根據動力學參數，生產出由齒輪、彈簧等零部件組成的龐大的傳動系統；同時，還要做各種試驗，驗證這套系統在高低溫、輻射等模擬太空條件下，能否正常而可靠地工作。雖然困難重重，但大家都懷著樂觀的心態攻堅克難。

　　動力學設計一開始就遇到不少困難，比如，零部件該選用什么樣的材料、什么樣的強度才能滿足要求等等。研制初期，很多零部件在國內連標準都沒有，也沒有相關資料可供借鑒，完全靠研制團隊自己去摸索并制定標準，再通過計算和大量的地面試驗，從不同方案中對比驗證。那些年，研制人員真是吃了不少的苦。

　　設計方案完成后，首先需要進行仿真驗證，而新的困難又來了。上世紀90年代，我國的仿真技術剛剛起步，研制人員曾花費大量精力進行數學仿真，并建立了虛擬樣機，反復修改模型與參數，模擬交會對接的全過程。

　　為確保數據的可靠性，研制團隊還與哈工大、上海交大等高校及一些科研單位分別進行計算仿真模擬，并相互進行對比。可喜的是，多家單位得出的仿真結果高度一致，這使大家對后續工作的開展充滿了信心。

　　對接機構之所以在太空表現出色，最初的高質量設計為后續工作奠定了堅實的基礎。研制初期，已是80歲高齡的陸元九院士親自為動力學設計把脈，還多次從北京趕赴上海，與技術人員共同討論設計方案。像他這樣關心并協助對接機構研制的老專家還有很多。

　　試驗難——用泰山石打造的試驗平臺

　　有這么一組數據，為了驗證對接機構的可靠性，研制人員在地面上開展了1101次對接試驗和647次分離試驗。天宮一號與神舟飛船能夠順利完成交會對接，為對接機構配套服務的大型地面試驗同樣功不可沒。

　　在805所大型試驗場內，有多種試驗手段來驗證對接機構的各項性能指標，而設計各項試驗的難度絕不亞于設計對接機構產品的難度。由于難以同時模擬失重、六自由度、高低溫變化、真空等空間環境，研制人員把試驗分成幾部分進行，包括模擬失重狀態再加上高低溫變化的對接與分離試驗以及熱真空試驗等，之后再把各項試驗數據進行綜合對比分析，驗證對接機構的整體性能。

　　空間模擬飛行器失重試驗是其中的大型試驗之一。走進大型試驗場，可以用震撼來形容。對接緩沖試驗臺有兩個長方形大型試驗平臺，每個平臺重達8噸，都是用泰山的巨石做成的。

　　為了研制生產出緩沖試驗平臺，研制人員四處奔波。經過反復比較，發現泰山石對外界的溫度、濕度變化不敏感，對試驗臺測量數據的干擾比較小，最終選定用泰山石作為試驗平臺。

　　采石過程非常不容易，最初從泰山上采集的原石重達200噸，用拖拉機從泰山拖下來，再運到青島的一家加工廠加工。由于平臺的加工精度要求非常高，當時的機械加工手段難以滿足精度要求。最終，試驗平臺是靠工人師傅們用手工打磨的方式一點點磨出來了。

　　第一次在試驗臺上做氣浮試驗時，大家心里都沒有底，研制人員特意準備了3套參數。試驗時，對接機構成功懸浮在試驗臺上，模仿空間失重狀態，由于前期準備充足，試驗進行得非常順利，成功實施了交會對接。據介紹，俄羅斯早期試驗臺是懸掛式，與805所的氣浮式相比，試驗效果遠沒有該所的好。

　　模擬高低溫下六自由度的對接機構綜合試驗臺也非常復雜，研制人員曾想從俄羅斯直接購買。當年，俄方認為，建成試驗臺需要用3年的時間，而完全建成再調試好則要花10年的時間。這么長的研制周期顯然不能滿足交會對接任務進度的要求。

　　最終，八院下定決心，自己研制綜合試驗臺。面對各種挑戰，技術人員冒著風險開始了艱難的自行研制過程。當時，805所牽頭，并聯合了哈工大、浙江大學、上海交大以及華東所等一批單位一起進行攻關，設計方案非常細致。同時，大型的部件由上海重型機床廠加工完成。

　　綜合試驗臺建成后，俄羅斯專家曾專門前去參觀，他們非常羨慕我方的試驗能力，在現場翹起了大拇指，稱贊這是當今世界上水平最高的綜合試驗臺。

　　雖然天宮一號與神舟九號自動交會對接獲得了成功，但這只是剛剛走完第一步。航天的研制人員正在開展多種攻關，使對接機構更加穩定、可靠，以滿足空間站的發展需要。

　　如今已有人提出，研制可與衛星對接的機構，完成諸如空間衛星維修、維護、補加燃料、更換失效部件等任務，而這將是航天發展進程中又一革命性的進步。美國在NASA的一份報告中顯示，未來20年～25年，交會對接技術將是其密切關注的一個技術發展方向。因此，交會對接的發展之路依然漫長，發展前景依然廣闊。