令人期待的天宮二號

尹懷勤

天宮二號今年三季度就將發(fā)射了！它與天宮一號有哪些區(qū)別，將執(zhí)行哪些任務呢？屆時，神舟十一號載人飛船和天舟一號貨運飛船也要趕去與天宮二號相會，那將是一個多么激動人心的場景?。?/p>

從天宮一號到天宮二號

我國已經(jīng)在2011年9月成功發(fā)射了天宮一號目標飛行器，之后又成功發(fā)射了未載人的神舟八號飛船和載人的神舟九號、神舟十號飛船。它們分別順利完成了與天宮一號的自動交會對接和手控交會對接試驗。

天宮一號目標飛行器重達8.5噸，全長10.4米，最大直徑3.35米。其構(gòu)造為兩艙型，分別為前邊的實驗艙和后邊的資源艙，使用壽命雖然定為兩年，但迄今仍在距離地球343千米的高度上運行，是我國最長壽的近地軌道飛行器。實驗艙由密封的前錐段、柱段和后錐段組成，活動空間15立方米，可用于3名航天員駐留期間的在軌工作和生活，其前端裝有被動式對接機構(gòu)、交會對接測量和通信設備，用于與神舟飛船的交會對接試驗。在其外側(cè)裝有鍋狀的直徑約1米的反射面中繼天線，可以跟蹤靜止軌道上的中繼衛(wèi)星，能向地面?zhèn)鬏敂?shù)椐，同時能接收地面上傳指令，使設備具備了工作狀態(tài)遙測功能。資源艙內(nèi)裝有變軌和姿控火箭發(fā)動機，為目標飛行器提供動力，以調(diào)整軌道高度和運行姿態(tài)，兩側(cè)的太陽能電池板則為其提供電力。天宮二號與天宮一號在外觀上基本相同，大小也一致，由此不難想象天宮二號的形狀。

天宮二號與天宮一號區(qū)別在哪里呢？如果說天宮一號是為了解決交會對接問題而發(fā)射的一個目標飛行器，那么天宮二號則是真正意義上的空間實驗室，將開展包括地球科學研究、空間應用新技術(shù)研究、生命科學研究、航天醫(yī)學研究和基礎物理實驗研究等14項實驗。這些實驗具有很高的科學研究價值，未來有可能推動我國航天新技術(shù)的發(fā)展。

雖然天宮二號的重量與天宮一號平臺相當，但是所攜載荷發(fā)生了很大變化。比如，在天宮二號上不僅增添了推進劑補給設備，還安裝了機械臂。后者的作用是，可開展艙外維修，免得航天員出艙進行太空行走。同天宮二號一起升空的伴飛小衛(wèi)星，將對分離釋放過程進行近距離成像觀測。

天空二號搭載了首次進入太空的空間冷原子鐘。目前投入應用的精度最高的原子鐘是利用激光冷卻和囚禁原子技術(shù)的（銫）原子噴泉鐘，而空間冷原子鐘借助太空微重力環(huán)境，把原子噴泉鐘的精度又提高了兩個數(shù)量級，從而將大幅提高導航定位精度。

天宮二號攜帶了首個專用的高靈敏度伽馬射線暴偏振測量儀器。這項中國-瑞士合作開展的伽馬射線暴偏振探測項目是中國空間天文“黑洞探針”計劃的組成部分，該計劃以黑洞等極端天體作為恒星和星系演化的探針，力求理解宇宙極端物理過程和規(guī)律，解答宇宙組成和演化。

神舟、天舟相繼對接

天宮二號將對接神舟十一號載人飛船，迎來兩名航天員在此駐留30天，開展各種工作和實驗。天宮二號上搭載的環(huán)境控制與再生生命保障系統(tǒng)，能持續(xù)穩(wěn)定地維持航天員的生命健康。再生生命保障系統(tǒng)，就是把人體排出的體液進行物理化學的處理，讓它循環(huán)再生。而在這一技術(shù)得到驗證之后，還將突破下一步為航天員未來在空間站長期駐留的技術(shù)，難度也將大大提高。

天宮二號除了要對接成熟的神舟載人飛船外，還要首次實現(xiàn)與貨運飛船天舟一號的對接，以驗證貨物運輸和推進劑在軌補加等空間站建造與運營的關(guān)鍵技術(shù)。在以后的空間站建造和運營中，貨運飛船將擔負重要的任務。

從外型上看，天舟一號與天宮一號較為相像，但功能上卻有很大不同。天舟一號由前面的貨物艙和后面的推進艙構(gòu)成，這是其最主要的兩大部分，發(fā)射質(zhì)量為13噸左右，上行貨物運輸重量大于6.5噸，下行運力為6噸左右。之所以有下行貨物的需求，是因為天宮二號空間實驗室尤其是未來的空間站在長期運營過程中會產(chǎn)生垃圾，這些廢棄物需要飛船攜帶返回，最終在大氣層中銷毀。

空間站建設進入快車道

有了載人飛船和貨運飛船這兩大天地往返工具后，又通過天宮二號實驗室積累的經(jīng)驗，空間站的建設就會進入快車道。同時，我國目前正在研發(fā)用于發(fā)射空間站核心艙和實驗艙的長征五號系列運載火箭，其近地軌道運載能力為20噸以上，將在未來空間站的建設、運營以及近地軌道任務中扮演重要作用。我國預計在2018年前后發(fā)射空間站的核心艙，核心艙是空間站建造中的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)，負責連接各個艙室，在這之后才能開始在軌道上組裝空間站。

天舟一號貨運飛船

在軌道上組裝空間站一定要突破4項關(guān)鍵技術(shù)。首項就是太空行走技術(shù)，這已由神舟七號飛船完成。第二項就是空間交會對接技術(shù)，這已由神舟八號、九號、十號三艘飛船與天宮一號的空間飛行所突破。其他兩項就是補給技術(shù)和再生式生命保障技術(shù)，這需要通過建設天宮二號空間實驗室來掌握。只有掌握了這些技術(shù)，我們才能實施載人航天第三步工程，即于2020年前后建成一座質(zhì)量超過90噸的空間站，至少包括一個核心艙、兩個科學實驗艙，能與各種實驗艙、載人飛船和貨運飛船進行對接，最多可對接一艘貨運飛船和兩艘載人飛船，重20多噸的核心艙要求長期有人駐守，設計壽命為10年以上。

鑒于16國共同建成的國際空間站延期使用的最后期限為2025年，而中國空間站將在軌運行至少10年，屆時中國空間站將是人類唯一的太空家園。

【責任編輯】龐 云