今天我们请到的嘉宾是：

　　中国航天科技集团中国空间技术研究院北京控制工程研究所研究员 王南华

　　中国航天科技集团空间实验室系统副主任设计师  李兴乾

中国航天科技集团中国空间技术研究院北京控制工程研究所研究员 王南华

中国航天科技集团空间实验室系统副主任设计师 李兴乾

　　

　　王南华：大家好！今天凌晨，我们都看到了神舟八号和天宫一号的交会对接过程非常圆满，而且完全是按照我们预定的路线在走。这个过程的实现，证明了我们的交会对接技术已经基本上突破了，非常成功。中国载人航天工程分三个阶段，第二个阶段是突破交会对接技术，为什么要突破交会对接技术呢？是因为空间站是很多件组装起来的，这就需要对接技术。不可能一次发射那么大的一个空间站上去，它是根据需要不断增加。还要有天地的往返、运输货物、航天员的接送，所以它肯定是需要有多次的组装、对接。这次交会对接技术是空间站组建和运行的一个必须技术。

　　我们今天凌晨突破的技术，意味着第二步走出了关键性的一步。起码是走了50%以上。这一次我们是无人对接。再过十二天，还要进行第二次对接，要考验一下分离，再次对接的功能。这也是在以后的空间站上会用到的。另外，我们在神九、神十，经过这一次评估以后，神九，至少是神十就会上航天员，上了人以后，才能够进一步的考虑手动的交会对接技术。还要考验对接以后舱门要打开，人要从神舟飞船进入到天宫里面去。因为以后把航天员运上去以后，要在空间站里面进行实验、活动。

　　另外，货物要能够从这个通道运送。所以后面这一阶段，神九、神十如果也圆满成功，我们到时候就能看到中国的男女航天员通过神九、神十能够通过对接的通道进到天宫一号里面去，才能够说明我们为空间站打下基础。另外，我们后面还有天宫二号、天宫三号，还要打下坚实的基础。所以我说我们才迈出了50%。因为这项技术成功掌握以后，才能走后面的路。

　　主持人：我们这次交会对接任务举世瞩目，大家都认为交会对接技术是一项非常难以掌握的技术，这项技术的难点在哪里？

　　王南华：交会对接技术的难点，从大的方面说有很多，因为以前不管是卫星、飞船，基本上都是单一飞行器。从组织发射，包括测控、包括大的安排，都带了很多挑战。要对两个航天器的状态同时进行监测。这造成了很多的困难。另外，从具体的交会对接过程来说，这对我们国家来说真是头一次。这项技术要在空中，对接机构给定的对接的条件是非常严格的。网友也说，像穿针引线，两个八吨多的东西，你要在空中能够瞄准得这么准，包括整个过程的变轨，尤其是最后的自主飞行、自主对接。惊心动魄又非常完美。

　　大家从电视镜头上看到对的这么准。这项技术涉及到自主控制阶段。后面大家也看到了，我们设置有很多停泊点。怎么才能够第一次知道天宫在什么地方，相对的导航、相对的测量，我们也是第一次。测量了以后要有很多的测量敏感器，增加了很多需要研制的新型敏感器。这些敏感器都是非常先进的，而且性能也非常好。昨天每一个承担敏感器的研制单位看到这些数据都非常激动。有了这个敏感器以后，才能够给出相对之间导航的信息。然后才能按照制导率，按照不同阶段按什么样的制导率，最后确定对接走廊，最后穿针引线。

　　最后还有对接机构，对接机构我们也是第一次尝试，机构是非常复杂的。不光是要能够撞上，还要最后把它密封上，把气、路、电、信号都接通，最后航天员能够过去，这个对接机构也是非常困难的。

　　还有一个大的难点，我们所有这些在地面怎么样来印证是非常困难的。包括自主控制，包括这些敏感器，他们这么远的距离，空间的环境，我们建立了很多地面模拟的实验设备，但是毕竟很多还是不一样的。所以有很多的困难。都是首次，而且是自主知识产权。

　　

访谈现场

　　

　　主持人：问一下李老师，交会对接这个过程分成哪几个阶段？

　　李兴乾：大家好。整个的交会对接过程大家通过电视转播已经看到了。对飞船的运行进行了控制和监测。开始在地面一直将飞船引导到它可以找到天宫的位置。相隔万里之遥，引导到50多公里的地方。远程导引段。远程导引段结束之后，进入到自主控制段。船的交会对接步骤以后，利用飞船自身的控制来完成的。通过50多公里的距离，逐步的靠近天宫。这期间要找到目标。我们称为寻的段。我们要逐步接近。一直到船和天宫的距离达到非常近。后面是对接的过程。画面非常震撼，飞船和天宫里面都有摄像机，把对接的过程已经再现了。非常的精准，整个过程可以打一百分。有一些对接之后的动作在图象上可能看不到，首先，要把这个船抓住，抓住之后拉近，拉近之后船和天宫要进行一个刚性的连接。通过神八和天宫密切配合，最终达到两个相距非常远的仪器，精准的对接到一起。

　　主持人：我们都知道天宫是目标飞行器，神八是追踪航天器。是不是追踪航天器的任务更多更复杂？

　　王南华：我们现在交会对接是一个我们称之为合作目标的交会对接。我们的目标飞行器和追踪飞行器有一定的合作关系，天宫一号开始有它自己的自主运行轨道。在准备阶段的时候就要进行降轨，和神八要对上。这个时候它要保持稳定。它相当于它的姿态要稳住，它最好是相当于是零姿态，而且接近很低的速度。就象穿针，你的手老抖的话，线就很难穿。所以天宫首先要把它的姿态控制得非常稳。

　　另外，天宫上面要有很多标志，我们叫做目标标志器，我们神八飞船追踪的时候，他们之间怎么样建立联系，有很多的应答设备。整个的自主控制段是由神八完成的，神八从52公里开始，神八上面的智能导航控制系统完全自主进行控制。它要预先运作程序。这个时候，天宫保持不动，所谓不动是高速飞行的。神八要去捕获，它有很多的设备，包括GPS的设备，包括微波雷达，在一百公里都应该能抓住它。

　　激光雷达是在十公里到二十公里之间抓住它。最后140米的光敏感器能够看到光的标志，它的标志分成几部分，微波雷达是这边主动的进行发射。那边主动应答。激光雷达发射以后，对面的激光反过来，我才能够测量我们之间相对的距离、相对的参数。我们俩之间的距离、速度、角度、方位角都在多少。最后140米的时候，相当于前面的灯亮，我的敏感器才能看见前面特殊的灯。我从构形能够计算出我和它之间相对的速度、位置、角度、角速度。从交会过程来说，神八是更复杂一些，它要计算，计算完了以后要按照预算的控制率，怎么样才能够过它那边去，它有一定的控制规律才能控制过去。

　　通过一些发动机，配置在神八上的各种各样的发动机，管上下左右、前后，转动、俯仰、偏航，使它能够正对着天宫。它们俩之间的关系是这样的。不是它不理我，我不理它。就像谈恋爱，还应该是男方来追女方。但是你要有意，你要没有意的话，我也不行。可能我主动很多，所以，最主要还是神八主动。但是对方也要配合我，我给你一个眼神，你要回答我一下，大概是这样的关系。

　　主持人：很形象。为了这次交会对接，天宫也做了很多的工作，天宫在发射前两天调头，从350公里的轨道降到了345公里的轨道。李老师给我们解释一下为什么要这样做。

　　李兴乾：天宫发射以后运行，对接之后它是朝前的。我们在实施交会对接的时候，飞船是从天宫的后下方飞过。那边有交会信号。天宫背对着飞船肯定不能达到交会对接的目的。所以天宫要有一个180度的转身。两个飞行器要面对面，这样才能进行信号的交互。所以天宫要做一个180度的掉头。

　　王南华：有变轨的需要，它要变轨。变轨发动机一般都是安在尾部。尾部安发动机以后，就不好安对接机构，也不好安敏感器，所以肯定安在前面。但是要对接的时候，我们现在的策略不是从前面对接，是飞船追着从后面对接，所以必须掉过头来。这个时候天宫不变轨，前面是变轨以后掉头了。它在前面。

　　李兴乾：因为天宫是两舱结构，只有掉过头来，实验舱才能和飞船对接，这样天宫的实验舱和神八的返回舱、轨道舱，三个舱通过对接机构形成的通道连在一起，这样飞行员能够从飞船里面转移到天宫里面。对接之后，我们在天上就形成了两室一厅的结构。

　　主持人：昨天晚上大家都看了交会对接的过程。但是我们发现当时很黑，周围没有阳光照到它们，是不是当时天宫和神八是处于阴影时刻？为什么处于阴影时刻？

　　王南华：昨天直播的时候是从12点多到1点半。这一段时间大家看到整个过程，最后对接的时刻是在甘肃陕西上面。为什么选这一段呢？这一段我们国家是黑天，太阳在美国那边。选在这一段时间因为我们要考虑希望在整个对接过程能够在地面监视下进行。如果有问题，我们有很多预案的。但是昨天非常完美，我们没有用任何原来预定的措施。这样就需要尽量能够在我们能够覆盖的测控区的范围内。我们这次虽然布了很多的点，但是毕竟不能全程跟踪飞船和天宫的。所以尽量选择在测控区覆盖的地区，当然是在我们本土上，包括周围的测量船上能覆盖的范围。而且我们可以对这方面进行支持。

　　即使这样，昨天大家在过程中可以看到，对接自主控制过程中也有两小段出测控区了。但是最后交会的过程，大家看到最后撞击的过程都是从400米到140米到30米，一直到最后撞击都是在我们控制的范围之内。我们国家的老百姓也愿意在自己国家领空上面看到对接时刻。我们为什么选择，为什么降到343公里这个轨道呢？因为它是一个回归轨道，过两天以后完全重复以前的轨道。是因为做这样一些实验是最方便的。神一到神七基本上都是用这个轨道。342公里，高度是343公里，两天回归轨道。

　　主持人：我们这次神八飞船仍然是轨道舱、返回舱和推进舱三舱。这次交会对接任务神八飞船都做了哪些改进？

　　李兴乾：为了完成这一次交会对接任务，神八主要是增加了交会对接的功能。因为整个交会对接过程非常复杂，在整个过程中有非常多的敏感器、测控设备。所有这些我们都是在神八上首次测试的。最主要的区别神八和前几艘飞船的区别就是增加了交会对接的功能。包括我们在设计的时候，我们也是针对新的功能做了大量的实验。通过大量的分析实验，我们也确保了最终能够达到交会对接的圆满完成。

　　王南华：神八上面也做了一些改进。轨道舱和原来不一样，原来是要设计装货物，为了交会对接的需要，除了敏感器以外，还安了频率发动机，所谓频率发动机就是可以控制飞船左右上下、平移的运动，我飞船可以上下动、左右动。因为交会对接的需要，把太阳帆板的电源的功率也增加了，太阳帆板面积更大一些，供电的能力也更强一些。正常情况的时候，它是停靠在天宫上，由天宫来控制。以后再空间站的时候，如果正常它应该也是属于停靠状态。但是它是单位时间需要的功率大一些。因为它很多设备，一般交会对接的设备都是需要有能源才能去完成这些任务。

　　主持人：之前听到专家介绍说，神八要经过五次变轨、四次刹车才能完成交会对接，刹车是指什么？

　　王南华：神八在远程导引以后，经过五次变轨以后，到把神舟八号转入自主控制点上的时候，神舟八号在天宫后面52公里，下方13.5公里，在它的后下方，它是追的一种状态。前面一直也在追，从入轨以后相差四分之一个周期，它五次变轨是为了追上，追到最后是同轨道平面。但是高度低13.5公里，在它的后方52公里。

　　我们说的四次刹车，它从52公里下面要经过寻的端、接近端、靠近端。我们不是一下子去做的。所谓的四次刹车是我们中间设了四个停泊点。我们从52公里开始寻的，到5公里的时候使用的停泊点。到400米又是一个停泊点，到140米，最后的30米又是一个停泊点。我们在5公里的时候停4分钟。这些停泊点，相当于我们前面通过控制，去追。在后面慢慢保持住，保持跟它相对的位置，就是在5公里，相对速度接近于。在这一段它主要停泊的目的，是我们对自己的姿态、位置进行微调。在这边也可以检验一下下一阶段要用的敏感器。在5公里我们停了四分多钟，在400米停两分钟。在150米停两分钟左右。30米停了一半，大约是这样的时间。30米停完了以后就一直往前走了。它一个是把上一阶段剩余的误差校对一下，停在这儿再对对准，再考虑下一阶段的任务。

　　主持人：大家更关注的焦点还是对接机构的问题。想问一下 李老师，天宫实验舱上是被动对接结构。神八外面是主动对接机构，主动和被动是怎么区分的？在对接过程中他们又是各自怎么运作的？

　　李兴乾：在飞船的轨道舱外装的是主动对接机构，运行舱外装的是被动对接机构。从对接机构外形来看，这一对兄弟长的是非常相像的。在前端主体形状是一个圆柱。前面伸出三个类似于小牙齿的板状的结构。主动和被动的区别，主要是两个在捕获过程中，主动一方首先伸手抓被动一方。抓住之后再把被动的进一步的拉近，最终使两个对接机构的面撞在一起。通过主动机构发出一些装置来锁紧被动机构。从基本设计来说，主动一方设计了主动捕获拉紧的机构，被动一方没有这些设备。设计上来讲，被动一方更精简一些，主动一方更复杂一些，但是从外形上来说是非常相似的。这也是相当于在实现我们对接目的的情况下，使设备更加优化。将来要分开的时候，也是主动一方先打开。锁紧了之后，我们要分离的时候，也是主动一方首先松手，两个分开。

　　主持人：万一当时分不开的话怎么办？

　　李兴乾：你这个问题问的也比较好。大家大可以放心。我们在设计上是有保障的，能够确保最终可以分开的。

　　王南华：对接机构有很多备份的措施。最后还可以用爆炸把它硬性的解开。主动这边可以解开，实在不行，被动这边还可以采取措施，我们有四重保险。

　　主持人：我们知道这次天宫和神八对接，是自主控制进行对接。将来神九神十至少会有一艘飞船上宇航员，将来他们会不会手动的参与到这个过程中来？

　　王南华：交会对接从国际上来说，美国第一次交会对接就是人工交会，俄罗斯第一次交会对接是自动交会。后面在很多的交会对接过程中，我们也是有自动的有手动的。自动的多一些。神舟飞船设计的有自动交会对接，手动也有。手动不是从全过程就可以手动，很远的时候让航天员出舱操作是很困难的。手动只是在最后的140米，第三个停泊点，从140米开始，相当于航天员通过我们给他安排的电视摄像机，在天宫上安排了一个十字靶标，航天员通过电视摄像机在仪表板上能够看到图象。他操纵手柄，这是需要训练的。相当于他要在140米，因为他能看到天宫的时候，这个才好人工控制。人如果一直让他控制很长，一个是捕获不太行，对他训练的难度也会增强。所以在非常近距离，140米的时候。神舟设计的140米现在的交会对接，同时有一个手动对接的过程。到时候神九神十如果上航天员了，是自动对这一段，还是手动对这一段，到时候看情况再说，自动也可以，手动也可以。

　　因为我们现在手动系统设计，手动系统原来在一期的时候就有一套手动系统。他可以完成在轨的姿态控制、返回。现在又增加了手动的交会的功能。在地面上我们自己就要代替航天员，我们要先在设计过程中自己先操作。模拟一套设备，看能不能控制住。我们能控制住以后，我们再培训航天员。航天员比我们素质更好，更灵巧。我们在一期就感觉到，我们控制肯定比航天员慢，但是现在已经开始了航天员后面手动交会对接的训练。至于神九神十用不用他做，到时候要来看，一个是大的决策，一个是航天员自身的预案，反正都是可以的。

　　主持人：自动和手动哪一种更先进？更好？

　　王南华：从先进角度来说，是不可比的。相当于开汽车，你是自动挡好还是手动档好，各有千秋。手动挡更取决于人了，当然航天员都要经过考试合格的。航天飞机也是这样，可以自动驾驶，也可以手动驾驶。他们两个之间是互为备份。一般情况下，我们也想试一下手动。也有可能让航天员轻松轻松，他可以看着靶标，但是不操作，由自动系统自己过去。反正我们的技术都掌握了。

　　主持人：人们把天宫和神八的交会对接过程称为太空握手，现在他们的手算握上了，但是将来还要分开。请李老师给我们介绍一下，在现在的组合阶段和后来的分开阶段，它们各自都还有什么样的任务要完成？

　　李兴乾：今天凌晨飞船和天宫已经圆满的对接上了。天宫和神八组成了一个组合体，现在是组合体倒飞的状态了，它首先要做一个转身，进入正飞的状态。飞船和天宫对接以后，飞船就处于停靠状态。船上的这些设备，除了必要的设备，其他的设备可以理解成电脑休眠的状态，从能源的利用上来说是比较有利的。 对接之后，组合体的控制都是以天宫为主。这包括几个方面。比如说现在人的生存环境方面，飞行器之间数据传输，这些都是天宫来进行的。在组合体飞行的时候，天宫是主导的指令长，飞船是停靠的状态。天宫在飞行之前要做准备，它在自己飞行的时候，舱内的一些环境是要保证它的平台设备自动运转。一旦准备对接了，要把舱内的环境调整到一个适合人生存的环境，压力、温湿度所有这些环境都要符合人的标准。

　　我们这次神八是一个无人对接，没有航天员。真正的从飞船转移到天宫工作、生活，我们所有的程序都按照有人的程序来进行演练的。这也是为了后续我们真正有人对接做一个更充分的验证。组合体飞行的时间按照我们的安排是10多天的时间。整个期间如果有航天员参与的话，就要进行一些实验、测试，航天员自身的生理参数的监测。没有飞行员我们也要进行监测，对组合体控制进行全面验证。 组合体飞行之后，我们要进一步的分离。分离的重要程度也不亚于对接，是非常重要的实验。

　　关于交会对接过程有人总结的很好，我们首先要看得见、靠得近、抓的牢、飞的好、分的开。分离的过程也是我们要验证的一个非常重要的技术。分离之后，天宫继续开展它后续的自主飞行的任务。神舟飞船要安全的返回，返回环节也是非常重要的。因为整个在轨的任务执行完以后，航天员能够平安的回到地面，这也是非常重要的一个环节。所有的这些后续的工作，每一步都是非常重要的。而且是环环相扣，每一个环节都要很好的完成。我们这一次交会对接任务才能说取得了全面的胜利。

　　主持人：天宫还要在轨运行两年时间，它完成交会对接之后，是不是还要升高轨道？

　　李兴乾：是的。和神八对接以后，现在是这个轨道，完成任务以后还要去到更高的轨道。它在它自己的轨道运行，等待着后续和神舟九号和十号的再次对接。

　　主持人：有人把中国的运行模式称之为1+N的模式，我们是一艘飞行器和三艘飞船进行对接，这个模式是不是有优势？

　　李兴乾：试想一下，如果我们每次交会对接我们都发两个飞行器上去，那么我们要发2N个飞行器进行对接。现在我们发一个目标飞行器，通过发多个飞船，这样就可以实现从研制成本和使用效率来说的最佳，从战略意义上来说更好。但是另一方面，对我们天宫一号目标飞行器的设计和研制提出了更高的要求。因为它不是飞完一次任务就结束了，对完以后还要进行长期的在轨飞行。我们前期的飞船，在轨运行的时间只有几天时间，现在天宫一号在轨运行时间从几天一下延展到两年。长期在轨，寿命的问题也是对天宫来说非常难的一个任务。这就需要它有更高的可靠性。在地面做更多的实验，使我们这个设备不仅在入轨初期，在收回末期也工作的很好，也能够完成后续的对接任务。

　　主持人：天宫正常在轨时间，除了验证这次交会对接技术，还相当于一个小型的空间实验室，也同时验证了我们空间实验室的技术？

　　李兴乾：对。从天宫的任务来讲，它最重要的一个任务是配合飞船，完成交会对接任务。后续组合体控制也是天宫需要验证的任务。它要给航天员构建一个非常好的适合工作、生活的环境。它现在也是作为一个小的空间实验室，也是要为后续空间站的建造所需技术进行前期的验证。

　　主持人：在美国航天飞机退役之后，新的载人飞船研制成功之前，目前国际空际站航天员的往返问题只能依靠俄罗斯的载人飞船解决，而今年俄罗斯联盟火箭在发射中出现了故障，使人们担心国际空际站有可能会处于无人值守状态。中国的神舟飞船在整个交会对接任务中通过三次对接，能够验证飞船的可靠性，具备了天地往返运输的能力，包括无人和载人的，可以成为一种定型的载人航天器，是不是有可能为其他国家提供人员和货物的天地运输服务呢？

　　王南华：我们国家也是积极和国际开展空间科学技术的交流。如果飞船要去对接的话，互相之间是要有应答的。里面包括相互之间的通信，包括与微波雷达的应答。对接的标志器、反射器，甚至于对接机构，这些都是要匹配的。如果我们能够承担起国际空间站运送的任务，是需要能够跟国际空间站上对接的设备和对接机构进行匹配相容才行。这些东西在目前我们设计还没有按照国际空间站的操作去做。但是并不是说我们不能做这个事情。我们自己建好空间站以后，我们的飞船在经过和国外的协作，看看国际空间站后面怎么发展。这是可以经过一定的协调、改造，不适应的东西可以去改变一下，也是可以做的。

　　但是目前阶段，我们还是先把我们自己的事情先做好。我们自己的东西先验证好了，确实是可行的我们才可以做。组合体的控制技术、敏感器、传感器的使用技术，里面涉及到信息的交互，这些东西都是需要去协调，我们在设计天宫一号和神舟八号的时候是协调过的。比如说组合体，姿态控制或者是轨道控制。因为组合体以后需要掉头，谁来掉呢？是由天宫来调。由天宫的控制系统来调。是用天宫上面的敏感期、陀螺、利用它的计算器、发动机来调。但是如果天宫出现问题，飞船也可以做一些事情。但是做调动的时候，它要知道我现在整个连在一块有多长，用多大的力量、多大的速度来调，这些都是事先设置好的。这些东西只要协调好了，我们的敏感器都可以用。以后的国际空间站上，各个舱里都有自己的敏感器、发动机，互相都可以协调使用。就像各个房间里都有椅子，我可以搬过来一个。不是真正拿过来，就把它信号拿过来就行。

　　主持人：技术上来讲，我们是可以做的？

　　王南华：是的。只要你想，我们就可以做。但是现在第一步，我们还是自己把自己的功练好了。我们跟他们要去协调，我们要了解他们的东西，双方一块共同来设计我们的对接。对接完了以后的后续工作，我们都要进行交流。我们国家现在在航天领域，国外还是有挺多的国际合作，如中巴资源卫星就是南南合作的典范。巴西总统也一直称赞这个合作。

　　主持人：我们这次神舟上也搭载了德国的科学实验？   　

　　王南华：科学实验，好象是种子。 主持人：还有癌症细胞。 王南华：希望航天能够为解决人类未来的生活、健康能够做出更多的贡献。

　　主持人：今天的访谈就到这里结束了，非常感谢两位老师到来中国航天网，以后希望两位老师还来我们这里作客。谢谢两位老师。

　　王南华：谢谢。

　　李兴乾：谢谢。