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空間對接

两个或以上的航天器在外层空间中构成刚性连接的过程

空間對接是指兩個或以上的航天器在外層空間中構成剛性連接的過程。該連接既可以是臨時性的（如貨運飛船及載人飛船的停泊滯留[1][2]），也可以是永久性的（如空間站的組成艙段[3]）。航天器在進行空間對接之前須首先完成空間交會（即兩航天器在同一軌道上近距離運行），故掌握空間對接能力的同時也必須掌握空間交會能力（合稱「交會對接」）[4][5]。

以嫦娥五號為例，一個典型空間交會對接的完整過程包括「遠距離導引段」、「近距離導引段」、「逼近段」和「對接段」四個過程，以上是嫦娥五號的軌返組合體與上升器在空間對接流程中的逼近段至對接段的過程。

現階段的空間交會對接技術主要用途有三[6]：其一是為長期在軌運行的太空設施（如空間站）提供人員與貨物的天地往返運輸服務；其二是為方便空間設施的在軌組裝建造、保障修復和服務運行（如國際空間站高達423噸重量的各組成模塊便極度依賴空間對接技術以便分次發射並在軌模塊化組裝[7][8]）；其三是為方便對航天器進行分段重構以優化任務流程（如阿波羅計劃得益於空間對接技術的發展而得以將飛船拆分為登月部分和非登月部分並實施月球軌道交會方案[9]）。

歷史

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1966年3月16日，雙子座8號飛船與阿金納無人目標飛行器之間完成了人類航天史上的首次空間交會對接。

在人類航天史上，美國為掌握空間交會對接技術而在雙子座計劃中率先規劃了交會對接測試任務，曾計劃在1965年10月讓雙子座6號乘組在瓦爾特·施艾拉的指揮下與無人的阿金納目標飛行器進行交會對接測試，但原計劃先期發射升空的阿金納目標飛行器在發射過程中爆炸[10]，雙子座6號任務取消，相關對接測試計劃也被迫推遲[11]。在其後經過修改的雙子座6A號任務中，施艾拉駕駛雙子座6A號於1965年12月成功與雙子座7號載人飛船完成了空間交會任務，任務中雙方的最近距離僅為0.3公尺（1英尺），但兩艘雙子座飛船均沒有進行對接的能力[12]。1966年3月16日，尼爾·阿姆斯特朗駕駛雙子座8號飛船成功完成了與阿金納目標飛行器間的交會對接，這是人類航天史上的首次空間對接。此後的三次雙子座任務中亦進行了手動操作交會對接[13]。

在其後的阿波羅計劃中，航天員在登陸月球前後需要至少兩次在阿波羅指令/服務艙（CSM）和登月艙（LM）之間進行人員轉移和撤離，而空間交會對接作為航天員在指令/服務艙和登月艙間進行轉移時的重要步驟而被極其重視[14]。在一次標準的阿波羅登月任務中，飛船在被送入地月轉移軌道不久後指令/服務艙就需首先與火箭的第三級分離，然後與登月艙進行空間對接，將其從火箭中抽出並撤離[15][16]。其後航天員在完成登月任務並駕駛登月艙上升段起飛後，上升段上的兩名航天員也必須在月球軌道上與指令/服務艙進行另外一次交會對接才能轉移人員和月表樣品並返回地球[17]。阿波羅飛船在設計上首次採用了艙內轉移通道，可允許航天員乘組通過指令艙和登月艙前端對接口之間的通道直接進行艙內轉移。這套登月對接機動流程首先於1969年3月7日通過阿波羅9號任務在地球軌道上進行了測試[18]，其後通過1969年5月進行的阿波羅10號任務在月球軌道上進行了全流程演練[19]，此後的七次阿波羅任務均在任務過程中進行了該交會對接流程，其中在阿波羅13號任務中登月艙並非用於登月，而是被臨時當作救生艙使用[20]。

與在雙子座計劃、阿波羅計劃、天空實驗室計劃和早期的航天飛機計劃中一直使用手動操作交會對接的美國所不同，蘇聯在其早期的交會對接測試中便開始嘗試使用自動對接系統。其首個自動對接導航系統「Igla」於1967年10月30日通過兩艘無人測試航天器「宇宙186號」和「宇宙188號」之間的自主空間交會對接而成功完成測試[21][22]，這也是蘇聯首次成功的交會對接試驗。其後蘇聯繼續進行發展交會對接技術並開始嘗試載人對接。蘇聯於1968年10月25日完成了聯盟2號無人飛船與聯盟3號載人飛船之間的空間交會；但對接嘗試失敗[23]。蘇聯的首次成功的載人交會對接任務於1969年1月16日由聯盟4號和聯盟5號飛船完成[24]。與美國的阿波羅飛船所不同，早期蘇聯並未嘗試通過航天器之間的對接口來構築氣密性艙內轉移通道，故聯盟5號三名航天員中的兩人需要通過艙外活動來從聯盟5號轉移至聯盟4號才能按照任務目標以最終搭乘聯盟4號返回地球[25]。

 
聯盟TMA-03M號飛船與國際空間站之間的對接

蘇聯在1970年代初對聯盟號飛船的對接機構進行了升級更替，新對接機構設計中增設了一個加壓的艙內轉移通道，以便在禮炮計劃中航天員能夠通過對接口在飛船與空間站之間進行直接轉移[26]。首次成功的空間站對接任務在1971年6月7日由聯盟11號載人飛船與禮炮1號空間站完成[27]。美國緊隨其後，於1973年5月完成了阿波羅飛船指令/服務艙與天空實驗室空間站之間的對接[28]。1975年7月，美蘇兩國合作完成了阿波羅-聯盟測試計劃[29]，通過專門設計的新對接機構和對接艙來適配兩國不同標準的對接系統和艙內氣壓以支持阿波羅飛船指令/服務艙與聯盟號飛船之間的交會對接能力[30]。

從1978年的禮炮6號空間站起，蘇聯開始在空間站上設置一個以上的對接口，並同時啟用無人的進步號貨運飛船以定期向空間站補給物資，大大延長了航天員乘組的在軌滯留時間[31]。作為一艘無人飛船，進步號與空間站之間的對接完全自主。1986年，聯盟號飛船上的「Igla」自動對接導航系統被更新的「Kurs」系統所替代，幾年後進步號飛船獲得了同樣的升級[21]:7。「Kurs」自動對接系統至今仍用於國際空間站俄羅斯軌道段的交會對接[32]。

非合作目標交會對接

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STS-109任務期間哈勃太空望遠鏡的-V3平面180度標記，下方為哥倫比亞號航天飛機有效載荷貨艙的飛行支持結構（英語：Flight Support Structure）。

航天器之間的「非合作目標交會對接」（英語：Berthing）最早可以追溯到航天飛機貨艙內的有效載荷的釋放和捕獲，主要目的是對載荷進行在軌保養或返地維修[33]:20-22。最早用於幫助捕獲/釋放這一類沒有自主配合能力的有效載荷的輔助裝置便是航天飛機上搭載的加拿大臂。航天飛機時代的非合作目標交會對接會根據任務需要而使用了幾種不同的對接口[33]:113-117。

過程

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一個典型的，由空間交會和空間對接共同組成的交會對接過程一般可分為4個階段，包括遠距離導引段、近距離導引段、逼近段和對接段。從廣義上講，還可包括對接完成之後的組合體飛行段、分離與撤離段[34]。其基本過程如下[35]：

  • 遠距離導引段：遠距離導引段從追蹤飛行器入軌開始，到追蹤飛行器上的敏感器捕獲到目標飛行器並轉入自主控制為止。根據地面測控系統的指導能力和船載測量設備 的性能，遠距離導引結束時，兩航天器之間的距離約為一百多千米至幾十千米。
  • 近距離導引段：近距離導引段從追蹤飛行器上的敏感器捕獲到目標飛行器開始，到星載交會控制系統採用相對導航，將追蹤飛行器導引到接近走廊外的位置保持點為止，該位置保持點通常在距目標飛行器幾百米位置。
  • 逼近段：逼近段的交會範圍在幾百米以內，可進一步分為繞飛段和平移靠攏段：繞飛段是指追蹤飛行器在距離幾百米時，開始圍繞目標進行相對運動控制，將相對位置調節到對接走廊；而平移靠攏段則是指從追蹤飛行器進入接近走廊開始，到追蹤飛行器與目標飛行器的對接機構互相開始接觸為止。
  • 對接段：從追蹤飛行器與目標飛行器對接機構首次接觸開始，到對接機構將兩個航天器連接為一個整體的階段稱為對接段。在對接段，對接機構主要負責完成對航天器的捕獲，並形成剛性連接。

任務實例

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具體至實際應用中，以神舟八號與天宮一號之間的交會對接類型為例，由於「目標飛行器」（交會對接試驗中的被動目標）與「追蹤飛行器」（晚於目標飛行器發射，入軌後主動接近目標飛行器）均具備配合能力且交會對接過程中對兩航天器的控制大部分由地面站與船載設備聯合完成，這次對接任務可以被大致歸類為「合作目標自動交會對接」[36]。其主要流程為[37]：

遠距離導引段

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以神舟八號對接任務為例，「遠距離導引段」是飛船在發射入軌之後，到飛船遠距離導引終點為止的一個飛行階段[37][38]。這期間主要由地面測控系統在中繼衛星及測量船的協助下進行導航計算和控制指令生成，然後將指令注入飛行器並執行相應操作（即「地面導引控制」交會）。此時追蹤飛行器的主要飛控工作是通過5次軌道控制，使飛船在預定時刻到達天宮一號（目標飛行器）後下方約52公里處（即遠距離導引終點）[37][38]，控制飛船與目標飛行器建立相對導航，並做好下一步自主控制的準備。

自主控制段

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以神舟八號對接任務為例，「自主控制段」是追蹤飛行器從地面導引控制轉入自主控制開始，到與目標飛行器完成對接機構接觸為止的一個飛行階段[39]。還可具體分為以下三個部分[37][38]：

  1. 尋的段：指神舟八號轉入自主控制開始，至進入5公里停泊點為止的一個飛行階段，飛行時間約為70分鐘，追蹤飛行器和目標飛行器間的距離由52公里縮短至約5公里。
  2. 接近段：指兩飛行器從5公里處，經400米停泊點，到達140米停泊點並準備最終靠攏的一個飛行階段，飛行時間約為62分鐘。
  3. 平行靠攏段：指兩飛行器從140米停泊點到對接機構最終互相接觸的一個飛行階段，飛行時間約為10分30秒。其中，神舟八號從140米停泊點靠攏至30米停泊點後，地面會對兩航天器的對接準備狀況進行最終確認；從30米停泊點到對接環接觸過程中，神舟八號以約0.2米/秒的相對速度，接近天宮一號，直至對接機構初步接觸，平移靠攏段結束。

對接段

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以神舟八號對接任務為例，「對接段」是指從兩個航天器的對接機構完成初步接觸開始，到徹底鎖緊並形成剛性連接的組合體這一飛行階段[37][38]。在對接機構完成鎖緊後，天宮一號接管組合體的姿態控制，建立起組合體飛行模式，開始組合體運行階段。對階段全程約15分鐘，主要由「接觸」、「捕獲」、「緩衝&校正」、「拉回」、「鎖緊」共五個部分組成[37][38]。

裝置

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對接機構

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空間對接機構按照其不同的結構和原理大致可分為以下四種[40]：

  • 「環-錐」式機構：人類航天史上最早出現的對接機構類型，通常由內截頂圓錐與外截頂圓錐組成。前者被安裝在一系列緩衝器上以使其能吸收衝擊能量。使用該類對接機構的航天器包括美國的「雙子星座」飛船以及「阿金納」目標飛行器。
  • 「杆-錐」式機構：通常為異體異構式設計，即主動方與被動方飛行器的對接機構互不相同。使用這種對接機構類型的航天器會在被動方的對接口內裝有接收錐，在主動方的對接口內裝有對接碰撞杆。兩艘航天器進行對接時，碰撞杆會逐漸向接收錐內移動，然後接收錐會鎖定杆頭。使用該類對接機構的航天器包括蘇/俄的聯盟號飛船、禮炮系列空間站以及和平號空間站；美國阿波羅飛船的登月艙與指令/服務艙以及天空實驗室等等。
  • 周邊式機構：通常為異體同構式設計，即主動方與被動方飛行器的對接機構可相互兼容。這種設計會在航天器的對接口上設置導向瓣（通常為內翻式導向瓣），以軟對接和硬對接兩個環節完成整個對接過程。以美制的「APAS-95」式對接機構為例，其軟對接結構包括一個軟對接環，上有3個導向瓣和撞鎖的撞扣。硬對接結構則位於軟對接機構的後端外圍，包括硬對接環，上有12組硬對接鈎子和3組硬對接插銷。在對接過程中，飛船上伸出的軟對接環會首先與空間站進行對接，接着兩個軟對接環上的引導花瓣互相插入，並將上面的撞鎖鎖住，將飛船和空間站鎖在一起，完成軟對接環的對接。軟對接環完成對接之後，飛船會根據空間站接口上的十字輔助圖像繼續調整自己的位置，當從飛船上看該十字圖案恰好在中心位置時，便可以開始硬對接。硬對接環上的3組插銷裝置可保證硬對接處於準確位置，硬對接實現後，兩邊的12組鈎子也會完全鈎上，這也標誌着飛船和空間站對接成功。阿波羅-聯盟測試計劃中的聯盟7K-TM型飛船和阿波羅對接艙、和平號空間站對接艙、美國的航天飛機以及國際空間站等航天器都曾採用過這種對接機構。
  • 「抓手-碰撞鎖」式機構：可分為歐空局研製的十字交叉式對接機構和日本制的三點式對接機構。通常為異體異構式設計，兩者的共同特點是既不具備氣密性對接能力、也沒有對接通道的設計。適合包括無人空間平台、空間拖船在內的無人航天器之間所進行的交會對接。中國的嫦娥五號/六號探測器的返回器/上升器也均採用這種對接機構。
示意圖 名稱 類型 是否支持人員艙內轉移？ 是否異體同構？ 航天器 備註
  雙子座對接機構 「環-錐」式 否 否 雙子座號飛船、阿金納目標飛行器 作為歷史上第一種被成功應用的對接機構，該對接機構的主動方與被動方裝置並不通用，其支持雙子座號飛船（主動方）與阿金納目標飛行器（被動方）之間的空間交會對接。
  阿波羅對接機構 「杆-錐」式 是 否 阿波羅飛船（指令/服務艙、登月艙）、天空實驗室 直徑約為810 mm（32英寸）[41][42]，可支持阿波羅指令/服務艙（主動方）與登月艙或天空實驗室（均為被動方）之間的空間對接。除此之外也曾在阿波羅-聯盟測試計劃（ASTP）期間用於連接阿波羅指令/服務艙前端的對接艙。
  初代俄制「杆-錐」式對接機構 「杆-錐」式 否 否 聯盟7K-OK型飛船（1966年-1970年） 從1966年至1970年期間，初代的俄式「杆-錐」對接機構被安裝在第一代聯盟7K-OK型飛船上進行測試以為蘇聯的空間站建造計劃做準備。測試期間收集到的工程數據隨後被用於建造和發展聯盟號飛船，後者原先是蘇聯載人登月計劃的一部分，但其後成為其空間站航天員天地往返系統的重要一環[43]:10。

1967年10月30日，宇宙186號和宇宙188號在任務中完成了兩艘無人航天器間的首次對接——這是人類太空飛行史上的第一次自主空間交會對接任務[44][45]。

  「Kontakt」對接機構 「杆-錐」式 否 否 聯盟7K-LOK型飛船（原計劃）、LK登月艙（原計劃） 原計劃用於蘇聯的載人登月計劃，可支持聯盟7K-LOK型飛船（主動方）與LK登月艙（被動方）間的空間交會對接[46]。與阿波羅飛船使用的對接機構所不同的是，由於該對接機構並不具備構築氣密性連接以供航天員乘組在艙內進行轉移的能力，每次航天員需要在登月艙和軌道/返回艙間轉移時都必須進行出艙活動。

因蘇聯載人登月計劃的中途下馬，該對接機構故而從未被實際使用過[47]。

   SSVP-G4000 「杆-錐」式 是 否 禮炮系列空間站、和平號空間站、聯盟號飛船、進步號飛船、國際空間站（俄羅斯段的大部分接口）、ATV貨運飛船 SSVP-G4000，也常被不準確地稱作「俄羅斯杆-錐」（英語：Russian probe and drogue）或「俄羅斯對接系統」（英語：the Russian Docking System (RDS)）[43]:10[48]，是禮炮系列空間站與和平號空間站上的主要對接機構標準，由能源火箭公司設計製造[49][50]:5[26]，其圓形艙內轉移通道直徑約800 mm（31英寸）。在俄語中，SSVP意為「對接及艙內轉移系統」（俄語：Система стыковки и внутреннего перехода，羅馬化：Sistema Stykovki i Vnutrennego Perekhoda (SSVP)）[26]

SSVP-G4000的首次使用可追溯至1971年的聯盟10號和聯盟11號任務，兩次任務均嘗試與禮炮1號空間站進行對接並皆取得了部分成功，這也是人類航天史上首次嘗試載人飛船與空間站之間的交會對接[48]（但兩次任務均遭遇事故，聯盟10號任務中航天員在完成軟對接環節之後嘗試硬對接未果，不得不被迫返回；而聯盟11號的航天員乘組在其後撤離空間站返回地球的過程中因飛船失壓而不幸喪生，該事故也由此成為人類航天史上最嚴重的災難之一[51][52][53]）。該對接機構曾在1980年代中期進行了大規模升級以支持和平號空間站模塊化組裝過程中20噸級空間站艙段之間的對接組合[26]。

除俄制聯盟號、進步號飛船之外，歐空局的ATV貨運飛船亦使用該對接機構標準[54]。

 
 APAS-75 周邊式 是 是 阿波羅-聯盟測試計劃中的對接艙以及聯盟7K-TM型（聯盟19號） 僅用於阿波羅-聯盟測試計劃中的阿波羅對接艙和經過改進後的聯盟7K-TM型飛船。該對接機構的美國版和蘇聯版在設計上有些許不同，但仍可兼容。
   APAS-89 周邊式 是 部分A 和平號空間站（晶體號、對接艙）[47][55]、聯盟TM-16[47][55]、美國航天飛機、暴風雪號航天飛機（原計劃）[55] 該對接機構原計劃用於暴風雪號航天飛機，其圓形艙內轉移通道直徑約為800 mm（31英寸），因蘇聯解體後俄羅斯的航天飛機計劃中途下馬，故又被轉而用於支持美國航天飛機與和平號空間站之間的對接[43]:15-16[49][50]:5。
   APAS-95 周邊式 是 部分B 航天飛機、國際空間站（曙光號、加壓對接適配器） 該對接機構主要用於美國航天飛機與國際空間站之間的空間對接[55]，其圓形艙內轉移通道直徑約為800 mm（31英寸）[43]:23-25[49][50]:5，大小與APAS-89基本相同[55]。此外，它也被用作國際空間站上俄羅斯軌道段（ROS）與美國軌道段（USOS）之間的連接[56]，俄羅斯段曙光號功能貨艙的球形節點艙後端接口與美國段團結號節點艙上的PMA-1對接艙分別配備了這種對接口以完成兩軌道段不同對接機構標準之間的適配。
   SSVP-M8000 「杆-錐」式 是 否 國際空間站（俄羅斯段部分接口）[43]:22[57] SSVP-M8000，也被稱為「混合式對接機構」[58]，是SSVP-G4000和APAS-95的一種混合改進型號。該對接機構最早於1996年起便由能源火箭集團製造[26]，主要用於國際空間站上的俄羅斯段，其圓形艙內轉移通道直徑約為1,100 mm（43英寸），同時採用了SSVP-G4000的「杆-錐」式軟對接結構設計和APAS-95上的硬對接環設計[26]。

國際空間站上的俄羅斯軌道段艙段大部分均有一定使用。（星辰號的節點艙後端對接口、曙光號前端對接口、碼頭號/探索號[59]對接艙以及科學號實驗艙[57]）

   通用對接機構（CBM）[60] 其他 是 否 國際空間站（美國段）、一系列貨運飛船（天鵝座號飛船、龍飛船[61]、HTV貨運飛船） 主要用於國際空間站美國軌道段的艙段以及龍飛船、HTV、天鵝座號等一系列貨運飛船。該對接機構不具備合作目標交會對接能力，需要通過機械臂的輔助才能完成對接過程，結構較之其他對接機構種類也更為簡單[62]。CBM對接機構中的轉移通道口為圓角方形，標準型通道的寬度約為1,300 mm（50英寸）[50]:5，天鵝座飛船上使用的版本則為940 mm（37英寸）[63]。
  中國空間站對接機構 周邊式 是 部分C 中國空間站組成航天器（神舟飛船、天舟飛船、天宮一/二號、天和核心艙、問天實驗艙、夢天實驗艙、巡天光學艙） 主要用於中國空間站工程中所建造的空間實驗室以及空間站艙段（天宮一號、二號、天宮空間站）和相關配套的天地往返運輸航天器（神舟、天舟）之間的交會對接。該對接機構的首次使用是天宮一號與神舟八號之間的交會對接試驗任務。因其在外觀和功能方面近似於APAS-89/APAS-95對接系統，故亦有說法稱該對接機構的技術是美俄APAS對接機構的「克隆」[43]:26。中國官方關於其與 APAS-89/95兼容性的報道則相互矛盾[64]。該對接機構的圓形艙內轉移通道直徑約為800 mm（31英寸）[65][66]。標準版的質量為310kg，目標飛行器使用的被動方對接機構質量則為200kg[67]。
  NDS對接機構 周邊式 是 部分D 國際空間站（國際對接適配器）、龍飛船2號、波音星際航線、獵戶座飛船 主要用於支持國際空間站美國軌道段的國際對接適配器（英語：International Docking Adapter (IDA)）與一系列載人飛船（龍飛船、星際航線等）以及美國正在研製中的其他載人航天器之間的空間交會對接。該對接機構可被視為航天飛機對接機構標準「APAS-89/95」在其退役之後的繼承者，其圓形艙內轉移通道直徑約為800 mm（31英寸）[68]。
  通用停泊對接機構（IBDM）[69] 周邊式 是 是 追夢者號飛船 IBDM對接機構的設計符合國際對接系統標準（英語：International Docking System Standard (IDSS)）[68]，因此可與國際空間站美國段中使用NDS對接機構的國際對接適配器（IDA）兼容[70]。其圓形艙內轉移通道直徑約為800 mm（31英寸）[68]。

美國的內華達山脈公司當前正在開發一種小型可重複使用太空飛機「追夢者號」，可將宇航員以及貨物運送到國際空間站。歐空局當下已經與該公司展開了一系列合作，未來可能會提供IBDM對接機構的技術以便其對接至國際空間站[71][72]。

  中國無人深空探測器對接機構 「抓手-碰撞鎖」式 否 否 嫦娥五號、嫦娥六號 用於嫦娥五號/六號等中國無人採樣返回探測器。

^A 異體同構式標準對接機構（僅聯盟TM-16），異體異構式被動對接機構（晶體號實驗艙[73]、和平號空間站核心艙[74]）
^B 異體同構式標準對接機構（航天飛機、曙光號功能貨艙[75]、PMA-1[43]:23），異體異構式被動對接機構（PMA-2、PMA-3）[43]:23
^C 異體同構式標準對接機構（神舟飛船、天舟飛船、問天/夢天實驗艙、巡天號光學艙），異體異構式被動對接機構（天宮一號/二號、天和核心艙）
^D 異體同構式標準對接機構（商業載人航天飛行器、獵戶座飛船），異體異構式被動對接機構（國際對接適配器）

對接艙/對接適配器

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「對接艙」或「對接適配器」是一種專門用於適配不同對接機構以及(或)艙內氣壓標準的過渡模塊。「對接艙」（Docking Module）主要用於指代可加壓的獨立過渡艙段[76][77][30][29]，而「對接適配器」（Docking Adapter）通常只是一個對接過渡環或過渡通道而非獨立艙段[78][79][80]。下表列出現役和已退役的一些對接艙或對接適配器：

圖片 名稱 搭載航天器 數量 對接機構標準 備註
  ASTP對接艙 阿波羅飛船指令/服務艙（阿波羅-聯盟測試計劃） 1 阿波羅對接機構—APAS-75 該對接艙同時也具備類似氣閘艙的能力，可支持美蘇兩國飛船之間不同對接機構和艙內氣壓標準的適配，該艙由羅克韋爾國際公司（英語：Rockwell International）為1975年阿波羅-聯盟測試計劃的對接任務而專門設計建造[30]。
  加壓對接適配器 國際空間站（美國軌道段） 3 APAS-95—通用對接機構（主動方） 目前國際空間站上共有3個加壓對接適配器（英語：Pressurized Mating Adapter (PMA)），均用於通用對接機構與APAS-95對接機構之間的過渡適配[81]。其中PMA-1和PMA-2均由STS-88航天飛機任務於1998年發射入軌，PMA-3則於2000年底通過STS-92任務被發射升空。PMA-1適配器主要負責俄羅斯軌道段的曙光號功能貨艙與美國軌道段的團結號節點艙之間的連接，而PMA-2和PMA-3則主要用於航天飛機與國際空間站之間的空間對接[56]。
  國際對接適配器[82] 國際空間站（美國軌道段） 3（實際使用2枚） APAS-95—NDS對接機構 國際對接適配器（英語：International Docking Adapter (IDA)）[82]主要用於將國際空間站上航天飛機在退役前於PMA-2以及PMA-3適配器上使用的APAS-95對接機構替換成符合國際標準的NDS對接機構。因此，除PMA-1之外的所有PMA適配器均直接對應一個IDA適配器。IDA-1原計劃與SpaceX CRS-7號龍飛船一同前往國際空間站並連接至PMA-2適配器的前端，但發射任務失敗而不得不作罷[82][83]。IDA-2故而被作為替補在SpaceX CRS-9任務中發射升空並成功對接至PMA-2適配器的前端[82][83]。IDA-3則用於執行原IDA-2的任務，通過SpaceX CRS-18任務被運往國際空間站並最終成功對接至PMA-3適配器的前端[84]。該適配器所使用的NDS對接機構的設計符合國際對接系統標準（英語：International Docking System Standard (IDSS)），後者則是國際空間站多邊協調委員會（英語：ISS Multilateral Coordination Board）試圖劃定國際性的交會對接機構標準的嘗試之一。
  APAS轉SSVP臨時對接環 國際空間站俄羅斯軌道段（科學號實驗艙） 1 SSVP-M8000—SSVP-G4000 該對接環曾被臨時安裝在科學號服務艙的末端對接口，主要目的是將科學號末端採用SSVP-M8000對接機構（被動方）標準的硬對接環轉為SSVP-G4000標準[85]，以使聯盟號和進步號飛船在新的碼頭號節點艙被對接至該接口之前得以通過它來進行與國際空間站的對接。聯盟MS-18和進步MS-17飛船均通過該對接環實現對接，直到進步MS-17在撤離空間站時將該對接環一同分離再入以為碼頭號節點艙（採用SSVP-M8000對接機構）的到來騰出對接口[86]（右圖里撤離中的進步號飛船硬對接環上覆蓋着的即為該臨時對接環）。

輔助裝置

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圖片 名稱 搭載航天器 建造數量 備註
  加拿大臂 航天飛機 5 該機械臂由加拿大太空總署負責製造[87]，後者早在1969年就受到NASA的邀請以協助進行航天飛機計劃[88]。該臂的主要用途是輔助航天飛機部署、移動和捕獲有效載荷。作為人類航天史上最早投入使用的太空機械臂之一，其設計奠定了後續同類產品的發展基礎[89]。
  「爪」式機械臂 和平號空間站（量子2號、晶體號、光譜號和自然號） 4 正式名稱為「自動再對接系統」（俄語：Автоматическая система перестыковки (АСПр)，羅馬化：Avtomaticheskaya sistema perestykovki (ASPr)），該臂是和平號空間站在其建造組裝階段中所使用的一種轉位機械臂。和平號空間站的量子2號、晶體號、光譜號以及自然號均搭載該臂以輔助轉位過程[90][91][92]。
  加拿大臂2 國際空間站 1 該機械臂是航天飛機上加拿大臂的升級版本，其主要用途包括搬運設備和補給，協助宇航員進行艙外活動，在空間站上安裝設備和載荷等[93]。除此之外，它也作為非合作目標交會對接的輔助設備釋放/捕獲不具備配合能力的衛星，或協助使用CBM對接機構的一系列商業貨運飛船型號以及HTV飛船完成交會對接[94][95]。
天和機械臂 天宮空間站（天和核心艙） 2[註 1] （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館） 該機械臂的主要用途為支持航天員出艙活動、艙段轉位、艙外貨物搬運、艙外狀態檢查以及艙外大型設備的維護，曾進行過對天舟飛船的輔助轉位對接實驗[97]。該臂一般不用作非合作目標交會對接的輔助設備[98][99]，但在必要情況下也可作為實驗艙轉位機械臂的備份使用[100][101]。
  天宮空間站轉位機械臂 天宮空間站（問天實驗艙、夢天實驗艙） 4 問天和夢天實驗艙也將攜帶類似和平號空間站上使用的轉位機械臂，以便其能夠在天和核心艙的節點艙周圍進行機動轉移[99]，該臂的主要功能與和平號空間站的「爪」式機械臂大同小異，但後者可在多個軸面上對艙段進行抬起輔助對接[90][91][92]。

參見

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注釋

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  1. ^ 天宮空間站的每個艙段均存在一個備份。空間站的一期工程結束之後，備份艙段會根據任務需要擇機發射完成二期工程的擴容[96]。

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