嫦娥 5 號(hào)上升器已經(jīng)順利從月球表面起飛了。它要經(jīng)過幾次變軌，才能逐漸和環(huán)繞器匯合。這次任務(wù)的重頭戲就是在環(huán)繞月球軌道進(jìn)行無人交會(huì)對(duì)接。這是我們以前沒有做過的事情，也是一次大的突破。

最早的交會(huì)對(duì)接技術(shù)起源于美蘇兩國(guó)。雙子座飛船和聯(lián)盟號(hào)飛船都曾經(jīng)實(shí)現(xiàn)過伴飛，也就是兩艘飛船盡量靠近，進(jìn)行編隊(duì)飛行。這兩個(gè)國(guó)家當(dāng)時(shí)已經(jīng)掌握了宇航員太空行走的技術(shù)。他們甚至想讓兩艘飛船通過太空行走來交換宇航員。但是到最后，還是作罷了。

接下來就是發(fā)展交會(huì)對(duì)接技術(shù)。雙子座8號(hào)和阿金納上面級(jí)首先完成了對(duì)接。阿金納上面級(jí)是無人火箭，雙子座 8 號(hào)搭載了 2 名宇航員。雖然只是把火箭和飛船做了物理鎖定。根本沒辦法讓人從對(duì)接的地方鉆過去，但總歸是一個(gè)創(chuàng)舉。

嫦娥5號(hào)獨(dú)創(chuàng)技術(shù)PK美日：以前沒人這樣干過！火星取樣或可期？

雙子座8號(hào)和阿金納上面級(jí)對(duì)接成功，可惜后來控制不住姿態(tài)而不斷翻滾

蘇聯(lián)人最開始實(shí)現(xiàn)飛船對(duì)接，接口也是死的，沒辦法走人，只是起到了物理連接的作用。即便蘇聯(lián)人設(shè)計(jì)的登月艙，中間也是不通的，需要宇航員從飛船里爬出來，進(jìn)行太空行走，然后爬進(jìn)登月艙。這個(gè)過程很麻煩，總設(shè)計(jì)師科羅廖夫也不愿意，但是時(shí)間來不及，只能先這么湊合著。

后來，蘇聯(lián)人為了和空間站對(duì)接，美國(guó)人為了阿波羅飛船和登月艙對(duì)接，不約而同發(fā)展出了插頭插座的對(duì)接系統(tǒng)。飛船頂上是一根插頭?？臻g站或者登月艙這邊的接口是一個(gè)圓錐形的漏斗。只要慢慢調(diào)整飛船的姿態(tài)，把插頭捅進(jìn)漏斗里插到底就算是萬事大吉。隨后插頭被拉緊，對(duì)接機(jī)構(gòu)的圓環(huán)也就逐漸靠攏，隨后鎖定在一起，對(duì)接過程也就圓滿完成。這時(shí)候，只要拆下中間的漏斗和插頭系統(tǒng)，中間就是一個(gè)通道，可以供人員往來。

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美國(guó)阿波羅飛船的對(duì)接機(jī)構(gòu)

蘇聯(lián)的這套對(duì)接機(jī)構(gòu)也曾經(jīng)出過故障，聯(lián)盟 10 號(hào)和禮炮 1 號(hào)空間站對(duì)接的時(shí)候，硬是留下一道縫子沒對(duì)齊，對(duì)接沒有到位，自然是沒辦法開門。結(jié)果 3 個(gè)宇航員只能在門外睡了一宿?；丶覜]帶鑰匙，進(jìn)不去門的糗事兒很多人都遇到過，那種感覺真的讓人抓狂，他們后來灰頭土臉的回了地球。

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周邊對(duì)接機(jī)構(gòu)

后來美蘇關(guān)系緩和，開始開展合作。要完成阿波羅飛船和聯(lián)盟號(hào)的對(duì)接任務(wù)。蘇聯(lián)那時(shí)候已經(jīng)研發(fā)出了一套周邊對(duì)接機(jī)構(gòu)，美國(guó)人也跟著做了一套。這套機(jī)構(gòu)比原來的插頭插座的對(duì)接系統(tǒng)可好用多了。不用再分公母，任意的飛船和航天器都可以對(duì)接。后來，這種周邊對(duì)接機(jī)構(gòu)不斷改進(jìn)，成了國(guó)際空間站的標(biāo)配。大家普遍都愿意遵循這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，我國(guó)的神舟飛船的接口也是符合這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的。不過國(guó)際空間站的還是保留了和聯(lián)盟號(hào)對(duì)接用的插座，可以和聯(lián)盟號(hào)的插頭相匹配。進(jìn)步貨運(yùn)飛船其實(shí)就是聯(lián)盟載人飛船的改進(jìn)版，也是用的同樣的對(duì)接機(jī)構(gòu)。

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進(jìn)步號(hào)貨運(yùn)飛船對(duì)接國(guó)際空間站

美國(guó)人有航天飛機(jī)，國(guó)際空間站全靠這個(gè)大卡車把一個(gè)個(gè)艙段運(yùn)上太空。后來航天飛機(jī)退役了，就只能靠聯(lián)盟號(hào)在運(yùn)人，進(jìn)步號(hào)來運(yùn)貨，效率大不如前。美國(guó)的私營(yíng)企業(yè) spacex 研發(fā)了龍飛船，不但能運(yùn)貨，還能運(yùn)人。經(jīng)過一個(gè)漫長(zhǎng)的空白期，美國(guó)終于恢復(fù)了載人航天的能力。歐洲和日本沒有載人的能力，但是他們都分別研發(fā)了自己的貨運(yùn)飛船 ATV 和 HTV。

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“牽牛星”和“織女星”對(duì)接

日本人 1997 年就專門發(fā)射了一顆試驗(yàn)衛(wèi)星 ETS-7 來驗(yàn)證對(duì)接技術(shù)。這顆衛(wèi)星分兩部分，體積大的那個(gè)叫牽牛星，體積小的那個(gè)叫“織女星”，說到底還是“兩口子”。牽牛星安裝著一個(gè)機(jī)械臂，這也是唯一的帶有機(jī)械臂的衛(wèi)星了。過去全靠飛船的精確操控，而且對(duì)接的時(shí)候要非常輕柔，振動(dòng)要小?，F(xiàn)在有了機(jī)械臂，等對(duì)接飛船靠近了，直接用機(jī)械臂抓住，慢慢靠到對(duì)接口，別提多方便了。

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歐空局的ATV貨運(yùn)飛船

因?yàn)閲?guó)際空間站就有一根機(jī)械臂，所以日本在測(cè)試對(duì)接技術(shù)的時(shí)候，針對(duì)的就是國(guó)際空間站，歐洲人也參與了，現(xiàn)在大家都很喜歡用機(jī)械臂來輔助對(duì)接。過去的聯(lián)盟號(hào)是用微波來進(jìn)行通訊和對(duì)接校準(zhǔn)，激光的精確度比微波更高一些。不過有了機(jī)械臂，事情就簡(jiǎn)化了不少，而且沖擊力也很小。不僅如此，有時(shí)候?yàn)榱俗尦鲋虚g的對(duì)接口，需要把飛船或者是某個(gè)艙段移到側(cè)面去，這就是機(jī)械臂大顯身手的好機(jī)會(huì)了。傳統(tǒng)的對(duì)接裝置是沒這個(gè)本事的。所以，機(jī)械手幾乎成了大型多艙段空間站必備的裝置。

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國(guó)際空間站的機(jī)械臂抓住了日本的HTV貨運(yùn)飛船

不過，以上的一切對(duì)接裝置都不適用于嫦娥 5 號(hào)。為啥呢？因?yàn)樘^復(fù)雜，重量太大了。為了保證氣密性和電路管路暢通，對(duì)接環(huán)的結(jié)構(gòu)很復(fù)雜。對(duì)于嫦娥 5 號(hào)的上升器和環(huán)繞器，完全犯不上。畢竟航天器能輕一點(diǎn)是一點(diǎn)，都是要一克一克的計(jì)較的。這東西是無人的，傳遞的只是土壤和巖石樣本，不需要考慮這么多亂七八糟的事兒。為此，航天 8 院的工程師們專門設(shè)計(jì)了一個(gè)用于小型無人航天器的對(duì)接機(jī)構(gòu)，整個(gè)重量只有傳統(tǒng)周邊對(duì)接機(jī)構(gòu)的 1/15，這可是獨(dú)創(chuàng)的技術(shù)。因?yàn)槠渌麌?guó)家還沒有類似的需求，他們沒有考慮到小型的無人航天器居然也要玩兒交匯對(duì)接。

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嫦娥5號(hào)的抱抓對(duì)接機(jī)構(gòu)

大家從畫面上可以看得出，上升器上有 3 根金屬桿，重量很輕。環(huán)繞器上的 3 個(gè)抱抓也很輕，但是這已經(jīng)足夠拉緊兩個(gè)航天器了，結(jié)構(gòu)就這么簡(jiǎn)單。對(duì)接的全部動(dòng)作要在 21 秒內(nèi)完成，1 秒捕獲、10 秒校正、10 秒鎖緊。為此工程師們做了 35 項(xiàng)故障預(yù)案，全部采用自動(dòng)控制，地球和月亮之間的無線電通信有 1 秒多的延遲，全靠地面操作根本來不及，只能靠航天器的全自動(dòng)交會(huì)對(duì)接。

過去，探測(cè)器降落在火星，或者是歐羅巴這種大衛(wèi)星上是根本不可能取樣返回的，只能就地檢測(cè)，局限性很大。俄羅斯的福布斯-土壤探測(cè)器設(shè)定的目標(biāo)是登陸火星的兩顆衛(wèi)星之一的福布斯，這個(gè)衛(wèi)星長(zhǎng)得就像是個(gè)歪瓜裂棗，肯定是“后娘養(yǎng)的”。

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火星和衛(wèi)星福布斯

我們大致可以判斷，這兩個(gè)小的不值一提的衛(wèi)星肯定是火星沒事兒撿了個(gè)漏。但是小有小的好處，從福布斯上取樣，然后起飛返回相對(duì)比較容易，不是一件做不到的事情。畢竟福布斯的引力非常的小，很容易脫離。

但是，即便是崇尚暴力美學(xué)的俄國(guó)人，也只敢在火星的衛(wèi)星上打主意，從不敢想從火星上取樣返回，因?yàn)榇鷥r(jià)太大了?，F(xiàn)在，有了在外星軌道的自動(dòng)對(duì)接技術(shù)，運(yùn)載能力大大提高。從火星取樣返回再也不是遙不可及的事情了。有了這套對(duì)接技術(shù)，我們能玩兒出來的花樣就非常多，可以說是打開了一扇嶄新的大門。