交会对接 (Rendezvous and Docking, RVD) 技术是载人空间站工程中的一项关键技术，空间站在轨组装建造、空间站长期运营、在轨服务、载人登月等复杂、大型航天任务都应用了交会对接技术。交会对接是指两个航天器于同一时间在轨道同一位置以相同速度会合，并在结构上连成一个整体的技术。参与交会对接的两个航天器通常一个为被动航天器，一个为主动航天器。被动航天器不做任何机动或做少量机动，称为目标飞行器或目标器，例如空间站或空间实验室。主动航天器要执行一系列的轨道机动飞向目标器，称为追踪飞行器或*踪器追**，例如飞船或航天飞机等。
交会对接技术分类
1．按目标飞行器是否合作分类根据目标飞行器是否合作分类，通常可以将RVD分为两类：合作目标交会对接和非合作目标交会对接。目标飞行器的合作主要指测量敏感器的合作，同时也可以包括目标飞行器为交会对接进行的轨道配合等。载人航天器的交会对接大都是合作目标交会对接。
2．按控制方式分类根据RVD控制的自动和自主程度，通常可以将RVD控制方式分为下列四类：(1) 自动控制：由船载设备和地面站相结合实现交会对接，不依靠航天员。(2) 手动操作：航天员利用船载设备进行观察和操作。(3) 遥控操作：由目标飞行器上的航天员通过遥测和遥控来实现。(4) 自主控制：完全由船载设备来实现，不依靠地面站。这种自主控制方式，航天员可参与。若航天员不参与，则是自动自主方式，它在技术上比较复杂。
上述四种方式有各自的特点和使用范围，已实现的交会对接通常包含了多种控制方式。对于两个航天器相距较近的控制来说，美国从“双子星座”开始就主要采用手动操作，并一直沿用到航天飞机的交会对接中。俄罗斯的“联盟号”和“进步号”、欧空局的自动转移飞行器 (Automated TransferVehicle, ATV) 则主要采用自动控制方式。
3．按对接口方向分类按对接口方向的不同，交会对接通常可划分为－V-bar (bar为轨迹坐标系的特定轴)、+V-bar、R-bar、H-bar对接及其他特定逼近方向对接。V bar、R-bar、H-bar均在目标飞行器当地轨道坐标系中定义，V-bar与目标飞行器轨道速度方向一致，R-bar由目标飞行器指向地心，H-bar沿负的目标飞行器轨道角动量矢量方向。
在与国际空间站 (International Space Station, ISS) 对接中，航天飞机主要采取+V-bar对接方式，“联盟号”“进步号”和自动转移飞行器ATV主要采取－V-bar对接方式。
4．按交会轨道分类根据交会对接所处的空间环境，可以将交会对接飞行任务和飞行轨道大致划分为如下三种类型：地球近地轨道交会对接、地球同步轨道交会对接和其他行星 (包括月球) 轨道交会对接。
1) 近地轨道交会对接 截至目前，人类共完成了400多次的交会对接飞行，其中绝大部分是在近地轨道完成的。美国的“双子星座”飞船、航天飞机，以及俄罗斯的“联盟”和“进步”系列飞船的交会对接均是在近地轨道完成的。在近地轨道进行交会对接有四个典型的任务需求：① 飞行试验，掌握交会对接技术；② 建造大型的空间站；③ 替换航天员、运输燃料、设备，取回空间产品；④ 释放、回收和维修卫星。
2) 地球同步轨道交会对接 在地球同步轨道进行交会对接主要为组装大型通信平台，除此之外，还包括一些需要更换陈旧设备、加注燃料和维修等轨道服务活动。
3) 行星轨道交会对接 有些星际飞行任务需要在行星轨道之间进行交会对接或者仅需要交会。例如“阿波罗”飞船登月舱返回环月轨道，然后与指挥舱先交会，后对接。将来发射载人飞船上火星，由于航天员来回地球与火星需要像“阿波罗”飞船登月一样的飞行程序，因此，要在火星轨道上进行交会对接。由于信号传输延迟方面的原因，在其他行星轨道进行交会对接对地面的依赖程度要低，通常需要实现自主交会对接。
交会对接技术发展历史与现状
美国
1．航天飞机主动交会对接技术
阿特兰蒂斯号航天飞机与国际空间站对接
1) 交会对接系统配置航天飞机采用异体同构周边式对接系统 (AndrogynousPeripheral Assembly System, APAS)，对接系统安装在货舱前端的架桥上，航天飞机对接机构如图7-2所示。最后对接时，正常的接触速度小于0.05 m/s。
航天飞机的交会敏感器系统包括星跟踪器、交会雷达、乘员光学瞄准观察器和跟踪控制敏感器。航天飞机相对测量的主要设备是Ku频段多功能雷达，在近程段再辅以激光测距仪、摄像机等光电设备，并由航天员根据显示屏的显示结果和光学瞄准器操纵航天器实现对接。多功能雷达系统采用合作应答方式，作用距离为30 m~550 km。
2) 交会对接方案美国航天飞机的交会对接飞行方案包括四个阶段：调相段、相对导航飞行段、逼近手控段和对接段，其中调相段由地面控制，相对导航飞行段由船载系统控制，逼近手控段和对接段由航天员手动控制。
(1) 调相段：也称“远距离交会段”，航天飞机的调相策略由一组轨道机动组成，调整航天飞机进入目标轨道平面，到达目标飞行器的后侧偏下、距离为几十千米的位置。此时的导航策略为绝对导航模式，依赖地面计算量与支持力度。
(2) 相对导航飞行段：在调相段，地面将航天飞机导引到目标飞行器后方100 km以内，航天飞机上的相对测量敏感器可以捕获目标飞行器，相对导航飞行段启动。后续轨道机动由基于星敏感器和交会雷达等测量结果的船载导航、制导与控制系统(Guidance Navigation and Control, GNC) 自主控制。在该阶段，各次机动的时间间隔较短，一般小于一个轨道周期。相对导航飞行段的目标是基于航天飞机自身的GNC设备 (目标飞行器可以是完全被动的) 将航天飞机导引到目标飞行器后方约2 km处。
(3) 逼近手控段：此阶段是自动化程度最小的交会阶段，全部由航天员手动操作，控制飞行轨迹。航天员应用对接相机及舷窗观察的图像，以及来自新一代激光测量设备“轨迹控制敏感器”与“手持激光雷达”的信息来操纵航天飞机。
(4) 对接段：当两个航天器对接机构捕获环接触后，捕获环相对移动，缓冲两飞船间的冲击，并使两个环逐渐完全重合，直到它们的端面完全接触为止。这时，主动捕获环导向瓣上的锁与装在被动机构壳体上相应的锁钩进行连接。连接之后，缓冲器吸收由剩余线速度和角速度所产生的剩余能量，同时对移动环进行校正，最后结构锁压紧密封圈完成对接和密封。
2．多用途乘员飞行器主动交会对接技术
美国“猎户座”飞船的改进版本——多用途乘员飞行器 (Multi-Purpose Crew Vehicle, MPCV) 未来将访问包括月球、小行星、火星在内的多个目的地，也可以作为国际空间站航天员运输的备份。
猎户座飞船
1) 交会对接系统配置 MPCV将能够自动执行所有交会、接近操作，以及对接和分离操作。由于对自动、单人驾驶和一些自主操作(在正常和非正常条件) 的要求，使得其与航天飞机的交会对接操作有很大不同。在两种任务中，对接机构采用新型对接机构——低碰撞对接系统。它是一个完全异体同构对接系统，利用电磁体实现软捕获和抓钩实现硬捕获。交会对接过程中，MPCV使用星跟踪器、S频段无线电测距等。
2) 交会对接方案
(1) 执行国际空间站任务的交会对接方案。在远距交会阶段，“猎户座”启动3个用于惯性导航的惯性测量装置、2个星跟踪器，以及4个全球定位系统 (Global PositionSystem, GPS) 天线进行姿态控制及轨道控制。在中距交会阶段，“猎户座”启动射频测距系统、星跟踪器和对接相机。其中星跟踪器对准目标飞行器，以获取相对位置测量信息；射频测距系统采集测距、测速及方位测量信息；对接相机也可获取方位测量信息。在邻近操作与对接阶段，基本采用自动操作，“猎户座”对接到国际空间站上带有APAS对接装置的对接口上。在整个对接阶段，航天员可中止自动操作并完全控制飞行器。
(2) 执行月球任务的交会对接方案。执行月球任务时，共完成2次对接。发射后，“猎户座”飞船与“牵牛星”月球着陆器在低地球轨道对接；在月面起飞后，月球着陆器上升段与“猎户座”飞船在月球轨道对接。在低地球轨道段，“猎户座”使用GPS进行绝对导航。在月球转移与低月球轨道阶段，除标准的基于恒星姿态测定与姿态控制外，“猎户座”使用星上自主的星跟踪器与自动图像辨识算法进行姿态与轨道确定。在月面起飞前，“猎户座”首先调整轨道平面，建立月球交会轨道，建立“猎户座”和月球着陆器的远距相对跟踪。此后，月球着陆器进入“猎户座”轨道面，完成交会对接。
3.“龙”(Dragon) 飞船主动交会对接技术
龙飞船
空间探索技术公司 (SpaceX) 为商业轨道运输服务计划开发的是“猎鹰9”火箭和“龙”飞船。“龙”飞船包括载人和载货两种，运送有效载荷质量最大为6000 kg (包括人、货)，返回有效载荷质量为3000 kg (最大)，任务持续时间为1周~2年。既可载人或载货前往国际空间站，又能作为国际空间站上航天员紧急返回地球的航天器，
1) 交会对接系统配置
“龙”飞船利用头锥部的标准国际空间站通用停靠机构与国际空间站的美国舱段进行对接。“龙”飞船的交会对接敏感器采用名为“龙眼”(DragonEye)的“激光成像检测与测距”(Light Detection and Ranging,LIDAR) 敏感器。基于“龙眼”单脉冲激光及LIDAR敏感器提供的三维图像可以获得“龙”飞船至国际空间站的测距与方位信息。
2) 交会对接方案
“龙”飞船在发射后，从近地点313 km/远地点332 km轨道出发，在两天内进行一系列轨道调整和调相机动。对接前，“龙”飞船开启舱门，露出“龙眼”导航传感器组和抓固器。在捕获前5 h，飞船进入空间站周围28 km的通信区域，与空间站之间建立起超高频直接链路，获得相对信息。“龙”飞船利用绝对GPS进行高度调整与共椭圆机动，到达距空间站2.5 km处，美国太空探索技术公司与美国航空航天局任务控制中心之间开始联合运行，飞船随后从绝对GPS切换至相对GPS。作为交会相对GPS阶段的一部分，“龙”飞船接收来自空间站的GPS数据，与自身GPS数据相比较，计算出相对位置、速度和运动。
在接近空间站的过程中，“龙”飞船可执行多次中程修正机动。站上航天员从距离1000 m时开始持续监视“龙”飞船，准备在必要情况下采取措施。两次中程修正后，“龙”飞船在距空间站350 m处执行一次180°的偏航机动，将其头锥指向正确方位，以在发生意外时紧急机动，将飞船迅速推离空间站。在接近100 m后，“龙”飞船自动进入“位置保持”模式，在此完成激光雷达和热成像仪的最后调整和验证。距空间站200 m时，“龙”飞船进入空间站阻进区域，在此到访的飞行器必须满足最高级别的安全性要求。从250 m缓慢接近到30 m, “龙”飞船再次悬停，任务控制人员再次进行系统评估，决定是否执行最后接近。
“龙”飞船非常缓慢地接近空间站，随后停在距空间站10 m的捕获点。证实飞船处于恰当姿态后，飞船所有推力器关机，开始自由漂移。具体捕获时间由光照条件决定。控制“加拿大机械臂2”的站上航天员通过机械臂上的自锁型末端执行器相机跟踪“龙”飞船的抓固器。捕获后机械臂执行一系列动作，然后将“龙”飞船停靠在“和谐号”舱底部的通用停靠机构 (Common Berthing Mechanism, CBM) 上
俄罗斯
1.“联盟号”/“进步号”飞船主动交会对接技术
联盟号与国际空间站对接
1) 交会对接系统配置
“联盟号”/“进步号”飞船采用杆式/锥式对接机构，安装在飞船前端。在最后对接期间，接触速度为0.1~0.35 m/s。杆锥式对接机构系统由主动与被动对接机构组成。交会敏感器系统采用“航向”(Kurs) 对接系统。“航向”系统将各种射频敏感器综合成一个导航系统，是目前标准的自动交会系统。“航向”系统在从距离航天器几百千米到接触期间提供所有需要的导航测量。“航向”系统配备用于搜索捕获和初定向、相互跟踪、相对运动测量和停靠阶段定向的各种天线。
2) 交会对接方案
俄罗斯“联盟号”/“进步号”飞船交会对接飞行过程包括调相段、近距离导引段、逼近靠拢段和对接段。(1) 调相段：“联盟号”/“进步号”飞船的调相策略采用基于近圆轨道的综合变轨策略，每次机动同时含轨道平面内外的分量，规划轨道机动序列相对较容易。调相机动由主发动机执行，主要施加的是切向推力。其他方向的推力分量可以通过调整航天器姿态角获得，如平面外分量可以通过调整偏航角获得，平面内径向分量可以通过调整俯仰角获得。
(2) 近距离导引段：当飞船到达距国际空间站200 km的位置时，启动“航向”交会系统，开始搜索和获取相位。基于“航向”测量系统提供的相对状态参数，更新在瞄准点期望的相对速度，控制系统计算自主控制后的轨道机动控制量。
(3) 逼近靠拢段：当飞船与国际空间站距离150 m以内时，开始自动交会和对接，航天员 (“联盟号”飞船) 具备手动干预的能力。当相对距离为30 m时，通过“联盟号”飞船上的天线收到的信号继续测距。最后接触时，相对速度降至0.1~0.35 m/s。
(4) 对接段：“联盟号”/“进步号”飞船采用的是杆锥式对接系统，对接方式属于硬对接，需要一定的初始轴向速度。在飞船对接杆与目标飞行器接纳锥接触后，推进系统短暂开机提供轴向推力，以加速捕获过程和提高捕获成功率。当对接杆球形头部进入接纳锥的捕获槽内时，对接杆头部的弹簧捕获锁与接纳锥捕获槽锁紧，然后对接杆收缩拉紧，完成结构上的连接。
2．快速交会对接技术
联盟号对接机构
2012年8月1日，在哈萨克斯坦的拜科努尔发射场，俄罗斯联邦航天局用“联盟U”火箭将“进步M-16M”货运飞船发射升空，在绕地球轨道飞行4圈之后，成功与国际空间站对接，替代了之前常规的2天34圈交会对接飞行，开启了快速交会对接试验。之后，在2012年10月31日、2013年2月11日又相继发射了“进步M-17M”“进步M-18M”货运飞船，同样经过4圈轨道周期，约6h的飞行之后，成功与国际空间站对接，充分验证了快速交会对接技术。并在2013年3月28日，将快速交会对接技术成功应用在第1艘载人飞船——“联盟TMA-08”上，将2名俄罗斯航天员和1名美国航天员成功送入国际空间站。
根据报道和资料显示，俄罗斯进行快速交会对接的初衷仅仅是缓解航天员长时间飞行过程中在飞船中的不适。
但是由此带来了很多方面的优势：(1) 缩短对接时间最明显的效果是航天员不会立即感觉到失重，因为失重对机体的影响大约是在飞行后5h才开始显现。并且航天员在飞船中的空间非常狭小，保持的姿势非常不舒服，因此相较于之前的两昼夜时间，6h要好过得多。(2) 更能保证飞行乘组的安全。因为飞船在太空飞行时间越长，不可预测的风险就越大。对接所需时间的缩短，进一步提高了人员和物资的安全系数。(3) 有助于快速将科学实验品及补给物资送抵国际空间站。(4) 飞船要向国际空间站运送一些进行科学实验的生物化学试剂，对保质期的要求很高。因此，飞行时间缩短，可以携带更多种类的试剂，试剂的性能可以得到更好的保证。(5) 减少了长时间在轨飞行期间姿态控制所需的燃料消耗。(6) 航天员和地面控制人员在交会对接过程中花费的精力更少。
俄罗斯“进步号”和“联盟号”飞船将交会对接时间从常规的2天34圈改为6h，主要是对地面的控制程序进行了调整，将此前程序设定的飞行两昼夜后进行对接，更改为飞行6h左右后对接。