成果简介

　　2011年9月29日21时16分，中国自行设计制造的第一个目标飞行器和空间实验室——“天宫一号”在酒泉卫星发射中心成功发射。2016年3月16日，“天宫一号”正式终止数据服务。“天宫一号”作为空间实验室的重要组成部分，由中国航天科技集团公司所属中国空间技术研究院和上海航天技术研究院研制。其关键技术为“空间交会对接”，即与神舟飞船共同完成航天器空间交会对接飞行试验，同时开展空间应用、空间科学实验以及空间站技术实验，为建造空间站积累经验。“天宫一号”的成功发射，标志着中国航天业迈入了“三步走”战略的第二步第二阶段，标志着我国已经拥有建设初步空间站（即短期无人照料空间站）的能力，是中国建造空间站的起点

历史背景

　　1992年9月21日，中国政府决定实施载人航天工程，并确定了“三步走”的发展战略。第一步，发射载人飞船，开展空间实验；第二步，突破航天员出舱技术、空间飞行器的交会对接技术，发射空间实验室；第三步，建造空间站。而在第二步，要攻克组装、交会对接、补给及循环利用等四大技术，这些技术关系到后期空间站的组装、航天员在空间站的生存等关键问题。“天宫一号”就是我国为了解决交会对接问题而发射的第一个目标飞行器。2002年，在进行了多次论证和审查后，“天宫一号”目标飞行器的任务方案得到通过，2006年，目标飞行器进入初样研制阶段。同年，科研人员将其正式命名为“天宫一号”，这个极具中国特色的名字寄托了中国人的无限憧憬。

创新历程

　　按照计划，“天宫一号”作为空间交会对接试验的被动目标，将在发射后的两年内与神舟系列飞船（“神舟八号”“神舟九号”“神舟十号”）完成无人或有人交会对接任务。在太空中将两个航天器对接起来形成一个“组合航天器”的对接技术，便是建设空间站的一个基础和关键技术，是实现航天站、太空平台和空间运输系统的空间装配、回收、补给、航天员交换及营救等在轨服务的先决条件。

　　差之毫厘，谬以千里。在350千米的高空，两个时速28000千米的飞行器如何实现精准对接实在不是一件轻松浪漫的事情。为了让这个重达8.5吨的“天宫一号”与神舟飞船完成“太空之吻”，负责其总体研究的中国航天科技集团公司五院的研究团队挑起大梁，承担起了“天宫一号”的总体研究和攻关任务。

【进行1101次地面试验，突破“空间交会对接”技术】 
　　“瞄准世界先进水平，我国对接机构采用了导向板内翻式的异体同构周边式构型，对接机构所有的仪器设备都安装在周边，中间留了直径800毫米的入孔通道，宇航员和货物就是从这个通道运送。”上海航天技术研究院研究员、交会对接大型地面试验系统原负责人陶建中介绍说。

　　研制对接机构在我国是一项全新的任务，许多问题都是以前不曾遇到的，其中最主要的技术难点有四个：一是如何保证两个飞行器相撞时“不撞坏、不弹开”，软硬适度；二是如何保证很多相互矛盾的动作（如推—拉、合—分）组合在一起具有高可靠度；三是许多复杂的产品要协调安装于周边，中间留出入孔通道，如何实现系统集成；四是如何在地面进行试验，模拟太空微重力情况下的对接分离过程。针对这些技术难点，上海航天技术研究院805所的研制团队进行了长达16年的科技攻关，突破了仿真先行、集成技术和地面模拟技术等关键技术，在此过程中成功申报了20多项专利。对接机构在“上天”之前，就已经在地面上进行了1101次对接试验、647次分离试验。

【“神八”升空，实现“太空之吻”】
　　“天宫一号”的发射难度非常大。天宫目标飞行器是个全新的飞行器，火箭系统的技术状态变化达到170余项，发射场系统的技术状态变化也多达100余项，这些都给实际实施过程带来了难度。另外，由于交会对接任务是两个航天器共同组织实施的，还要考虑到追踪飞行器“神舟八号”发射的条件因素。由于我国采用的是共面发射，为控制推进剂的消耗，要求飞船要准时发射。“天宫一号”的发射窗口宽度是15分钟，那么“神舟八号”的发射也必须精确到秒，这样才能满足对接要求。

　　在“神舟八号”飞船发射前，要先把“天宫一号”这个目标飞行器调整到一个预定的轨道上，以达到合适的高度、合适的姿态，等待飞船“追”过来。“神舟八号”飞船升空后，开始“追”目标飞行器，飞船主动，目标飞行器被动。两个飞行器的对接机构自动完成碰撞、捕获、缓冲、校正、拉近、拉紧、密封和刚性连接。如此，便完成了交会、对接两个过程。连接后的“组合航天器”将通过制动控制系统，接通它们的电气液路通道，实现信息和能源并网。

重大意义和深远影响

　　2011年11月，“天宫一号”与“神舟八号”飞船成功对接，中国由此成为世界上继美国、苏联后第三个自主掌握空间交会对接技术的国家。2012年6月18日，“神舟九号”飞船与“天宫一号”目标飞行器成功实现交会对接，中国3位航天员首次进入在轨飞行器。一年后，“神舟十号”飞船与“天宫一号”顺利完成了自动交会对接。。

2018年4月2日8时15分，在太空遨游近7年的“天宫一号”目标飞行器在举世瞩目下平安“回家”，坠入南太平洋，实现永久性“安息”。虽然“天宫一号”结束了使命，但这也预示着中国载人航天工程第三步——大型空间站工程将豪华启航