1、引言
神舟十四号已经成功发射升空，并与空间站顺利对接。这一次呢，根据媒体的报道，采用的是径向对接。神舟十三号的时候，我们已经测试了一次径向对接技术。而神舟十四则是实实在在的飞船与空间站的径向对接。
径向对接
先来了解下对接的方式吧。最早的时候，空间站就一个天和核心舱，后来陆续发射了天舟二号、神舟十二、天舟三号、神舟十三、天舟四号等等。这些后续发射的航天器，都需要逐步对接组装成一体。在神舟十四之前，所有的航天器跟再轨空间站对接都是顺着轨道方向，在前端或者后端进行轴向对接。就是空间站正常在轨运行，后发射的航天器以前有2种方式对接，一种是在后面追，另一种就是在前面等，两者本质上是一样的。
轴向对接
2、速度与高度
航天器对接，肯定跟轨道高度和速度有关，所以需要先了解一下轨道高度和速度的关系。在计算轨道的时候，航天器相对于轨道长度和地球，是可以看成一个质点的。在轨运行的航天器，其轨道形状类似于椭圆，但是其偏心率很小，接近于0，也就是接近一个正圆。这里作为原理性介绍，就以正圆为例，简化问题。航天器无动力飞行，做匀速圆周运动，它受到地球的引力，根据牛二定理，最终就得到了飞行速度与轨道的关系。无动力的时候，轨道高度越高，速度越小。
速度与轨道高度关系
由此可见，在轴向对接的时候，两者处于同一轨道高度，速度应该是完全一样的，这样的话就永远也追不上了。不过呢，对接过程并非无动力，通过发动机发力，在维持轨道高度的前提下，可以加速和减速，从而实现两者的对接。因为轨道高度不变，两者又是共线的，所以控制起来就简单一些。这里顺带提一句，前面算轨道，航天器可视为质点。这里控制对接，需要调整姿态，就不可以再用质点模型了，必须是刚体模型，也就是必须考虑它形状的影响。所以，同样一个航天器，在不同的分析里，可以有不同的模型。
3、径向对接难度
径向对接就不再是共线的了，两者也不处于同一轨道高度，相对来说，它对航天器姿态的控制要求更高。空间站还是以“水平”的姿态在轨运行，而神舟十四从下方以垂直的姿态与之对接，两个航天器的轴线互相垂直。径向对接的时候，神舟十四先要飞到空间站的下方约200m左右，而且在这个接近过程中，需要从“水平”态变成“垂直”态。然后与空间站保持同速，再慢慢靠近空间站，完成对接。
空间站
以“垂直”姿态慢慢靠近空间站，这个过程是最难的。为了对接，在下方200m的神舟十四本身的速度就需要保持与空间站“一致”。对于空间站是无动力飞行，但是对于神舟十四，必须保持发动机工作。低轨速度快，神舟十四要有一定程度的刹车才能保持位置关系不变。另外，两个都是圆轴运动，要保持位置的话，内圆速度必须小一点才行。当然，200m并不远，两者无动力速度差大概是0.11m/s。随着两者的靠近，速度差越来越小。
速度差越小，其实也代表着控制的难度也越大。太空中空气阻力几乎为零，这种情况下，任何一点点的小力，就能让航天器姿态变化好多。首先是要“水平”方向控制发动机逐步熄火，以保持神舟十四始终位于正下方。其次，还要控制“垂直”方向的发动机，并保持垂直的姿态逐步靠近。发动机一般都位于两端，这就要求两端发动机的力必须严格相等。不然的话，长长的神舟十四号，很容易就转起来了。另外，神舟十四确实也需要其旋转。因为飞行速度很快，对接时间又比较长，神舟十四相对于空间站必须垂直，这就意味着神舟十四相对于地球，是以横向扫略的方式运动的，有一个旋转的角度。而这些，在轴向对接中并不存在，这也是径向对接的难度所在。
4、总结
由此可见，径向对接过程中，力学的计算非常重要。此外，基于力学计算结果，发动机的控制也很重要。正是力学与控制的完美结合，才保证了径向对接的成功。
