在“天宮一號”目標飛行器升空一個月之後,“神舟八號”飛船於2011年11月1日發射升空,進入預定軌道。
天宮一號目標飛行器經過兩次變軌後進入高度約350公裏的近圓軌道,並在神舟八號飛船發射前進入高度約343公裏的對接軌道,等待與飛船交會對接。
空間交會對接是建立空間站最基本最關鍵的技術,其原理是利用軌道控製技術,讓兩個航天器在同一時間到達太空同一位置,然後通過專門的對接機構將其連為一個整體。空間交會對接根據航天員介入的程度和智能控製水平,分為手控、遙控和自主三種方式,分別用於交會過程中的不同階段。
此次交會對接過程分為準備段、交會段、對接段、組合體飛行段和撤離段。神舟八號在地麵測控係統引導下,經過5次變軌,到達距離天宮一號後下方約52公裏處,此後,切換到自主控製方式,依靠微波雷達、激光雷達、CCD光學成像敏感器導航,逐步靠近目標飛行器。
對接段從對接機構接觸開始,包括捕獲、緩衝、拉近、鎖緊4個過程,最終實現兩個航天器的剛性連接,形成組合體。組合體飛行兩周左右,擇機進行第二次交會對接試驗。之後兩個飛行器再次分離,神舟八號返回艙返回地麵,天宮一號變軌至高度約370公裏的自主飛行軌道,轉入長期運行管理,等待未來與神舟九號、神舟十號交會對接。
設想一下,天宮一號和神舟八號,兩個七八噸重的飛行器,在茫茫太空中以比子彈還快數倍的速度飛行,要完成無縫對接,難度空前,天宮一號與神舟八號交會對接,好比百米之外“穿針引線”。
對接中,神舟八號追蹤天宮一號,最後接近時兩個飛行器的相對速度不能超過每秒0.2米,橫向偏差不能超過18厘米。對接時,神舟八號通過12把鎖緊緊鎖定天宮一號,使得對接麵完全密封,對接艙門才能順利打開。