经过在太空的2天万里大追踪后，载有2名航天员的神舟-11飞船与已在轨飞行一个多月的天宫-2空间实验室在今日凌晨成功实现交会对接。航天员景海鹏和陈冬入驻天宫-2空间实验室，开始了为期30天的太空驻留生活。
神舟-11变轨追赶天宫-2示意图
何为空间交会对接？
空间交会对接技术是指两个航天器(包括宇宙飞船、航天飞机、空间站等)在太空轨道上会合并在结构上连成一个整体的技术。
空间交会对接是指2个航天器(包括宇宙飞船、航天飞机、空间站等)在太空轨道上按预定位置和时间相会后在机械结构上连成一个整体，实现“1＋1＝1”，主要是为长期运行的空间设施提供人员运输和物资补给服务。
有人形容空间交会对接技术就像在太空中放了一根针，然后在相距几百千米的地面控制一根线去穿过那个针眼，所以很复杂，是“高难度”动作。
2个航天器在空间实现交会对接，实际上包括交会和对接2个部分。航天器之间在空间进行对接前要先交会，即相互接近，它是通过交会测量系统使一个航天器接近另一个航天器的过程，然后对接成一个整体。
交会是指2个或2个以上航天器在空间轨道上按预定时间和位置停靠相会，这需要通过多种测量设备，神舟-11和天宫-2相距较远时采用微波雷达，中距离时采用激光雷达，近距离时采用光学成像敏感器、对接敏感器。
对接是指2个航天器在空间轨道上通过对接机构相互接触并连成一个整体，我国采用先进的“异体同构周边”式对接机构，它是指追踪飞行器和目标飞行器上的对接机构采用同样结构，没有主动、被动之分；“周边式”是指机构不设置在中间，而是设置在周边。对接时，追踪航天器上的对接机构伸出，周边的三个板状导向器完成导向作用，使两个对接机构准确地接触。锁定后对接机构回缩，使对接面拉紧，最终锁定两个对接面，完成对接。
在空间交会对接的2个航天器中，1个称目标飞行器，一般是空间站或其他的大型航天器，作为准备对接的目标，交会对接时保持稳定状态；另1个称追踪飞行器，一般是地面发射的宇宙飞船、航天飞机等，交会对接时要通过变轨来追赶目标飞行器，实现两者的交会对接。在这次交会对接中，我国的天宫-2是目标飞行器，神舟-11飞船是追踪飞行器。天宫-2扮演着一个引导者和指挥管理者的角色，始终掌控着工作进度和进展。当拟与天宫-2对接的飞船进入预定轨道，并开始搜寻天宫-2的倩影时，天宫-2会向对方提供引导信号，告诉对方“我在这里”，并始终给追踪飞行器提供引导信息。
神舟-11转入接近段示意图
空间交会对接过程：远距离导引段、自主控制段、对接段、组合体飞行段和分离撤离段
空间交会对接过程一般是：首先，发射追踪飞行器，并由地面控制，使它按比目标飞行器稍微低一点的圆轨道运行；接着，通过变轨使其进入与目标飞行器高度基本一致的轨道，并与目标飞行器建立通信关系；然后，追踪飞行器调整自己与目标飞行器的相对距离和姿态，向目标飞行器靠近；最终，当两个航天器的距离为零时，完成对接合拢操作，结束对接过程。
在神舟-11发射前，天宫-2要进行了轨道相位调整，使其进入预定的交会对接轨道，等待神舟-11到来。在北京航天飞行控制中心的精确控制下，天宫-2要偏航180°，建立倒飞姿态，为实施首次空间交会对接做好准备。
然后，用长征-2F遥11运载火箭发射作为追踪飞行器的神舟-11载人飞船。
我国空间交会对接过程分为远距离导引段、自主控制段、对接段、组合体飞行段和分离撤离段几个阶段来实施。
1远距离导引段：
神舟-11入轨后，在地面测控通信系统的导引下进行多次变轨，逐步提高轨道速度和高度，调整轨道倾角，圆化轨道，使飞船进入与天宫-2同一轨道面后下方的圆轨道，最后处在位于天宫-2后下方约52千米处，这时神舟-11可稳稳地捕获天宫-2，与其建立稳定的空空通信链路，转入自主控制段。
2自主控制段：
自主控制段分为3个阶段：从52—5千米的寻的段，从5千米—120米的接近段，从120米到对接机构接触的平移靠拢段。
从相距52千米距离到对接，为了保证每一步准确对接，降低风险，中间颗设立了4个停泊点，它们分别是5000米、400米、120米和30米。既是为了切换敏感器和控制模式，进行例行“体检”，把轨道调整到理想位置，也是控制上的可靠性备份措施，合格方能“放行”。一旦出现问题，神舟-11可以通过地面控制撤离到上一个停泊点等待故障处置或改用手控交会对接。
在这4个停泊点中，5千米停泊点最重要。对于两个飞行器来说，它是一个相对安全的距离。其次是30米停泊点，就像临门一脚,多个发动机同时工作，把两个飞行器拉过来，接合到一起，技术含量最高。
从相距52千米直至交会对接，作用距离较远的微波雷达率先工作；进入20千米后，精度较高的激光雷达开始工作；进入100米时，使用更加精确的光学成像敏感器相机和乘员光学瞄准器。
3对接段
通过位置精度控制和交会测量设备状态确认，神舟-11和天宫-2上的交会对接机构完成了捕获、缓冲、拉近和锁紧四个过程，将飞船和天宫拉近，当对接环完全对上时，对接环里的12把钩锁将会紧紧钩定在一起，完成对接。
在这个过程中，既要防止“牵不上手”，又要防止“追尾事故”， 神舟-11和天宫-2的相对速度需控制在0.2米/秒，神舟-11的前进速度比天宫-2略胜一筹。神舟-11和天宫-2实现刚性连接后，通过制动控制系统，接通2个航天器的电气液路通道，进行信息和能源并网。在经过2个小时的密封性检漏和压力平衡后，景海鹏打开舱门率先进入天宫-2实验舱。随后陈冬也进入到天宫-2内。
交会对接实施期间，航天员景海鹏和陈冬在神舟-11飞船返回舱值守，还要穿上舱内航天服，做好保障措施。一旦自动交会对接出现问题，作为备份方案，他们将采用手控方式完成对接。
神舟-11与天宫-2“相撞”示意图
与之前交会对接相比，此次“太空之吻”有三大不同
与以前我国实施的交会对接相比，此次“太空之吻”有三大不同。
一是天宫-2与神舟-11交会对接在距离地面393千米的轨道上进行，这比我国之前交会对接的轨道高了50千米，与未来我国空间站运行的轨道高度基本相同。为此，飞控工作人员会对轨道控制策略和飞行程序进行相应调整，指令的发送时间和飞船返回轨道设计等都较以前有所不同。
二是为了验证未来航天技术，满足未来空间站上对长寿命的要求，这次对神舟-11飞船的交会测量设备进行了升级改造。之前的神舟-8、9、10在与天宫-1的交会对接任务中, 用于平移靠拢段的主要测量敏感器都是CCD成像敏感器。本次神舟-11用新型交会对接光学成像敏感器（CRDS）代替了CCD光学成像敏感器。它具有更高的抗杂光和抗强光能力，性能大大优于以前的CCD光学成像敏感器，即使在太阳强光直射时,“眼睛”也不会被“亮瞎”,具备了在苛刻光照条件下准全天候稳定测量能力,显著提高了交会对接的可靠性。这一技术改进可让交会对接任务完成得更加出色。
三是神舟-11的测量装置能够发光照亮天宫-2的对接口。此前的对接都是由天宫-1上装着的灯泡发出光亮，便于飞船靠近、对接。现在，由于飞船能主动照亮，天宫-2去掉了需要电源的灯泡，装上了一面镜子，当飞船靠近的时候，镜子反射飞船发出的光线就可以照亮我，这样的好处是镜子能够长久使用，解决了用电的灯泡寿命问题。
编辑：纪阿黎
（专家：杭添仁，空间探测首席传播专家，科普中国微平台原创首发）
