9月12日23点58分，水蓝色星球上方的深邃太空里，天舟一号货运飞船与天宫二号空间实验室完成了第三次“牵手”——两个航天器在短短6.5小时内实现了自主快速交会对接。

快速、自主，是这次任务最突出的两个特点。6.5小时的交会对接时间,远少于传统交会对接模式的两天多用时；远程导引阶段地面几乎没有发出一条指令，这在以前是无法想象的。

这是中国航天史上最快速的一次空间交会对接。这项技术的突破，让我国载人航天飞行任务进入新纪元。

时间缩短到6.5小时

胡海霞很兴奋。9月12日晚，这位中国航天科技集团公司五院天舟一号GNC分系统副主任设计师，紧紧盯着眼前的交会对接数据。作为一名经验丰富的设计师，她也是第一次参与进度如此快的交会对接试验。

9月12日晚，在太空中运行近5个月的我国首艘货运飞船天舟一号，第三次造访天宫二号空间实验室。17点24分，地面判发指令，天舟一号开始转入自主快速交会对接模式。整个交会对接过程分为远距离自主导引和近距离自主控制两个阶段。

以往，远距离自主导引阶段要经过多次变轨，平均每两次变轨间隔5到6个小时，整个过程要花费两天时间。而这次，该阶段共经过6次变轨，每两次变轨最长间隔40分钟，最短只有20分钟，大大缩短了交会对接的总耗时。

9月12日23点58分，6.5个小时后，交会对接任务全部完成，这个时间远远低于2～3天地面向国际空间站运送航天员的传统交会对接策略。

“整个过程流畅、连贯、一气呵成。”GNC分系统主任设计师刘宗玉用三个形容词描述刚刚结束的任务。

让牵手速度快起来

同样在这天晚上，身为GNC分系统副主任设计师的陈长青坐在指控台前，双手几乎没怎么发出指令。“远距离导引的活儿都交给飞船自己干了，我们负责在地面监测数据。”搁以前，这么省劲的交会对接，他不敢想象。

“快速”与“省劲”紧密关联。“这次交会对接大部分工作由飞船自主完成，所以速度提上来了。”陈长青说。

自主背后其实是导航、制导与控制的强大技术支撑。“在轨高精度自主定轨技术和制导控制算法，是速度提上来的原因。”陈长青进一步解释。

现在，天舟一号在天上运行，通过自带的计算软件和敏感器等设备，可以优化算法，只需要绕着地球跑几圈，就可以自主完成在轨定位。

此外，制导控制算法也是速度得以提升的重要原因。“在什么时间点，控制多少，这是一个策略问题。”陈长青说。

通过携带的先进软件设备，天舟一号货运飞船的交会对接系统可以算出优化解决方案——在一次次变轨中，“聪明”地寻找到最节省时间、最节约燃料的方式。

在远距离自主导引阶段，天舟一号货运飞船通过自主导航、自主控制、自主制导，一步步向天宫二号靠拢。

一场有准备的太空大考

这是一场有着充足准备的交会对接试验。

“你别急，我去找你。”在整个交会对接过程中，这始终是天舟一号货运飞船执著而自信的表白。自主性的提高、智能化的体现，均源于地面上的充分准备。从2016年初到2017年4月，一年多的时间里，天舟一号货运飞船的对接制导控制方案经过了繁复而周密的演变，从纸上方案到计算机代码再到地面测试，每一步都经过了充分考虑。

同样做足了前期准备的，还有对接机构的研制团队。

6年前，由集团公司八院自主研制的对接机构首次亮相，彼时，这位“月老”牵线搭桥，助力神舟八号飞船与天宫一号目标飞行器顺利牵手，完成了中国航天器的首次太空交会对接。

6年后，升级版的对接机构让我国首艘货运飞船天舟一号与天宫二号空间实验室再度相拥太空。

对接机构分为安装在飞船一侧的主动对接机构和安装在空间实验室一侧的被动对接机构。主动对接机构构造非常复杂，长时间的太空紫外辐照可能会损害密封圈和润滑涂层。

“这次交会对接之前，飞船已经在太空中运行五个月之久，这么长的太空暴露时间，对对接系统是一个很大的考验。”八院对接机构分系统主任设计师邱华勇说。

如今看来，担心似乎是多余的，精心打磨的对接机构2.0版经受住了太空大考，出色地完成了任务。

对空间站建设意义重大

天舟一号飞行任务要验证的关键技术之一——自主快速交会对接，是国际公认的载人航天技术难题。如今，继美俄等少数航天大国之后，我国成功掌握了这一技术。

交会对接在时间上的大幅压缩，大大提高了交会对接效率，为中国搭建自己的空间站、完成密集的交会对接任务打下了坚实的基础。

具体而言，自主快速交会对接可以在消耗更少推进剂的情况下，快速完成太空送货，对航天员而言，可以大大缩短航天员在飞船狭小空间中滞留的时间，减少航天员不必要的体力与精力付出。

此外，在快速交会对接模式下，可以保证生物制剂等时间敏感性载荷被尽快送达空间站。从安全的角度来说，快速交会对接可以更好地应对突发事件，快速实施空间救援。

“‘快速、可靠、舒服’也是我们载人交会对接任务的目标所在。”五院货运飞船副总设计师张强说。