哈工大解密中國載人飛船交會對接多項支撐技術

（香港文匯網記者 王欣欣 哈爾濱報道）神舟十二號載人飛船已於北京時間2021年6月17日15時54分，採用自主快速交會對接模式成功對接於天和核心艙前向端口，與此前已對接的天舟二號貨運飛船一起構成三艙（船）組合體。這是天和核心艙發射入軌後，首次與載人飛船進行的交會對接。記者從哈爾濱工業大學（簡稱哈工大）了解到，哈工大多項技術有力支撐此次對接和發射任務。

空間交會對接是現代航天器長期在軌運行期間不可缺少的操作，是載人航天活動三大基本技術之一。空間對接機構是實現空間飛行器間在軌的機械連接、建立航天器聯合飛行的組合體和安全分離的系統。而從2011年神舟八號飛船與天宮一號進行首次空間對接任務開始，到此次神舟十二號與天和核心艙的交會對接，我國已經成功實施5次載人飛船的空間對接任務。這背後，始終有來自哈爾濱工業大學材料學院王浪平教授團隊的技術支持。

離子注入與沉積技術解決零件表面強化難題

空間對接機構由若干套裝置實現飛船與目標飛行器的鎖緊與解鎖，鎖緊過程其偏心軸等零件表面承受的應力接近材料極限。為了保證對接機構的工作可靠性，要求零件在保持微米級加工精度的同時，其表面獲得超高硬度、低摩擦系數和防冷焊等性能。由於結構材料無法滿足這一性能要求，必須採用表面強化技術來提升零件表面性能。然而，採用傳統表面強化技術來處理這些零件時，存在零件尺寸超差、表面脆化等重大技術難題，導致這些零件的表面強化一度成為空間對接機構研製的核心技術瓶頸之一。

王浪平教授團隊採用離子注入與沉積技術實現了硬度與成分雙梯度過渡複合表面強化層的製備，獲得了太空環境下的高抗磨損、自潤滑和防冷焊等性能，從而攻克了空間對接機構核心零件的表面強化難題，並研製了離子注入與沉積工業化裝備，為空間對接機構上50餘個核心零件的表面強化提供了設備條件，實現了關鍵技術的自主可控，保障了神舟八號到神舟十二號飛船與目標飛行器的可靠對接，並被航天八院授予「首次空間對接任務優秀協作單位」。

由於該團隊在上述技術方面所取得的重要突破，團隊研究成果多次獲得國家級科研獎勵，研究成果除應用到神舟系列載人飛船之外，在天舟系列貨運飛船、北斗導航系統、天和核心艙等國家重大工程型號中也起到重要的支撐作用。

空間對接機構地面測試裝備確保任務萬無一失

哈爾濱工業大學機電學院趙傑教授團隊研製的空間對接機構地面測試系列裝備，近二十餘年來服務於上海航天技術研究院，在對接機構樣機研製、定型考核、發射前校驗等過程中發揮了不可替代的作用，圓滿完成了空間對接機構研製各階段的地面測試，確保我國載人航天工程中歷次空間對接任務的萬無一失。

趙傑教授團隊首創對接過程瞬時動能等效的集約化模擬試驗裝置，解決了大質量飛行器對接過程全尺寸、高逼真模擬的工程化難題；發明的精確復現對接複雜運動序列的超大行程六自由度混聯機構，解決了空間對接機構多自由度相對位置、速度準確模擬的難題；發明的綜合能量補償、時序判別和動態校正的對接機構動態測試技術，確保了極限環境下動態性能測試的準確性、時序性、快速性；發明了空間對接機構全工作空間在線測量、全參數辨識與全流程評估技術，研製了智能化系列裝配調試測量裝備，實現了對接機構產品的批量總裝、高效精調與智能測試評估。

首創氣浮式零重力裝配及試驗技術

核心艙空間機械臂是我國空間站的關鍵設備，未來承擔着宇航員出艙活動、空間站建設、使用和維護等核心任務，為我國長期空間駐留和在軌服務提供了關鍵裝備保障。哈爾濱工業大學航天學院齊乃明教授團隊研製的多維、高保真零重力裝調及試驗的系列裝備，圓滿完成了核心艙機械臂總體裝配和各階段的地面測試。

齊乃明教授團隊從2007年開始參與核心艙機械臂的研製，歷時十餘年，首創了氣浮式零重力裝配及試驗技術，攻克了微低重力環境下大型空間裝備的高精度柔性裝配和高保真試驗等一些列難題，完成了7自由度10米跨度的大型空間機械臂全維度、近零重力裝配和高保真試驗，為大型空間機械臂的研製和地面試驗做出了重要貢獻，有力保障了工程型號任務的順利實施，相關成果獲得2020年國家技術發明二等獎。

此外，哈爾濱工業大學化工與化學學院黃玉東教授團隊完成了神舟系列飛船12號逃逸系統發動機噴管擴散段關鍵技術的研製任務。針對噴管擴散段複合材料中纖維與樹脂介面結合不均勻問題，團隊發明了酚醛樹脂與增強體複合過程中的介面浸漬強化新工藝及其新裝備，形成了固體火箭發動機噴管成型的通用技術。採用此技術可使複合材料層間剪切強度的離散係數降低，極大提升了發動機噴管的質量可靠性和安全性，為保證航天員的生命安全奠定了堅實的基礎。