欧洲ATV货运飞船上的俄制对接机构。来源：ESA
5、机械臂作为另一种对接选择
为什么说传统对接方式仍有优势？
早期航天活动中，测定轨、飞行器自主测量与控制能力相对弱，为了达成系统目标，尽量利用成熟的机械技术扩大对接机构的容差能力，因此当时的对接机构都是类似于杆-锥的设计，对接初始偏差可以宽至30cm。随着技术发展与测定轨、控制能力的增强，对接初始条件范围缩小，对接机构可以做得更加精巧，减小容差和导向结构，减小体积和重量。精准的交会撞击能量减小，因而也可以简化缓冲吸能装置。由此发展出弱撞击对接机构以及机械臂捕获后对接的技术和应用。
机械臂抓捕后再对接的方案，实际上是将飞船交会终点设为目标附近的悬停点，将对接初始条件的接近速度也控为零。该方案充分发挥飞行器高精度运动控制和机械臂的功能性能优势，极大降低了对接机构容差和缓冲能力的要求。机械臂作为通用工具可以服务于所有来访飞行器，来访者的对接机构则可以简化、轻量化。这种方案的另一个独特优势在于，机械臂捕获飞船或来访舱段后可以将其转移到任意方向的对接口对接，使舱段组装建造有了更灵活的选择和更广阔的拓展空间。
传统的交会对接在安全性上仍有优势：对接过程异常可随时撤离，组合体飞行期间飞船也能随时应急分离，并且只需飞船一方执行中止对接或撤离动作即可。而使用机械臂辅助对接的话，转移过程中出现异常无法即刻分离，应急撤离的过程也复杂得多、慢得多。SpaceX合理利用了两种对接方式：货运龙飞船交会悬停后由机械臂抓捕后对接，载人龙飞船则直接交会对接。
随着技术进步，交会对接发展出更多各有所长的分支技术，以适应和满足更加细分的应用需求，保障着从例行天地往返到复杂空间设施建设的空间任务。
中国空间站机械臂抓取飞船再对接示意图。来源：科普中国
尾声：工程哲学语境中的交会对接
从飞船发射前空间站的配合调轨时刻起，以最终对接为目标的交会对接就开始了。在这个过程中，交会飞行逐步消除了火箭发射与入轨偏差以及轨道测量和各次轨道机动引入的偏差，在交会结束时刻为对接创造了初始条件；对接过程继续消除两飞行器接触时刻的相对位置、速度、姿态偏差，缓冲并消耗掉撞击能量，最终完成物理连接，为“1 1=1”的组合体融合奠定基础。由此可见——
交会对接是一个在空间要素上延展分布、在时间坐标上动态发展的复杂系统，承载了整体性、系统性、关联性的系统科学思维。
交会对接是一套通过以控制为核心的技术实现总体最优的工程设计，贯穿了系统工程解决多因素、多约束、多目标、多阶段、多变性问题的科学方法。
交会对接是一项基于轨道科学规律和航天技术而构建大型空间设施的活动，体现了系统哲学知行互长、体（结构）用（功能）互动的科学实践。
肩负以上多维度探索使命的中国空间站正在奔赴其科学、技术、工程目标，也延伸着我们对世界的理解。
监制：李晓云
编辑：郭建伟 祁丽君
校对：马宇聪
