更宜居的“天宮二號”

姜浩峰

“人類已經(jīng)到過了太空，但不滿足于來去匆匆，而希望在太空中長期停留。這個長留太空的‘小房子就是空間站?！鄙虾Ｊ杏詈綄W(xué)會資深科普專家李必光先生說。中國空間站一旦成功，將打破目前人類只有一個國際空間站的局面，甚至在現(xiàn)有國際空間站不再使用后的相當(dāng)長時間內(nèi)，中國空間站將成為唯一的選擇。

為中國“太空之家”奠基

當(dāng)“圣瑪利亞”號、“平塔”號、“尼雅”號組成的哥倫布船隊從西班牙的巴羅斯港出發(fā)的時候，誰也不會想到，未來的北美將誕生地球上最繁華的都市，紐約的房價將遠(yuǎn)超馬德里。

19世紀(jì)中葉，日后頗為知名的《大西洋月刊》已經(jīng)在波士頓誕生了。1869年的時候，該刊曾經(jīng)刊登了一篇署名阿爾弗雷德·黑爾（Everett Hale）的文章，提及未來人類將擁有“用磚搭建的月球”。這被后世堪稱是有關(guān)空間站的最初設(shè)想。當(dāng)時光進(jìn)入20世紀(jì)，蘇聯(lián)科學(xué)家康斯坦丁·齊奧爾科夫斯基和德國火箭之父赫爾曼·奧伯特，則更深一步地對空間站提出了設(shè)想。

20世紀(jì)70年代，蘇聯(lián)和美國的空間站相繼升空，至1986年，蘇聯(lián)發(fā)射了“和平號”空間站。盡管隨后不久蘇聯(lián)解體，但“和平號”空間站非但沒有解體，還成為了國際空間站。這一產(chǎn)權(quán)歸屬于俄羅斯的國際空間站，如今已相繼接納過俄羅斯、美國、英國、法國、德國、日本、敘利亞、保加利亞、阿富汗、奧地利、加拿大、斯洛伐克等12國135位宇航員在此工作。

現(xiàn)在停留在太空的國際空間站，于1998年11月首次發(fā)射，2011年2月全部建成，由美俄等16個國家共同管理使用。計劃使用到2024年。

如今“天宮二號”的發(fā)射，預(yù)示著中國載人航天第三步，已經(jīng)邁出——作為中國空間站計劃的重要一步，“天宮二號”將完成再生式循環(huán)系統(tǒng)、有效載荷和應(yīng)用系統(tǒng)的實(shí)驗等科研項目，隨后迎來“神舟十一號”飛船，為在茫茫太空搭建屬于我們中國的“太空之家”奠定堅實(shí)基礎(chǔ)。

在太空運(yùn)行的“天宮二號”，能否像哥倫布船隊那樣，為人類最終開拓新的空間做出貢獻(xiàn)？甚至可以說——它會影響我們地球上的房價走勢嗎？某種程度上，還真有可能。

家，甜蜜的家

“天宮二號”發(fā)射的時候，于2011年發(fā)射的“天宮一號”仍然在軌。盡管“天宮一號”于今年3月16日全面完成歷史使命——正式終止數(shù)據(jù)服務(wù)，然而整體結(jié)構(gòu)保持完整的“天宮一號”仍在距離地球370公里的軌道上運(yùn)行著。如今，“天宮一號”正以每天100米的速度衰減，預(yù)計2017年下半年隕毀。

比較“天宮一號”與“天宮二號”，會發(fā)現(xiàn)兩者外形、尺寸基本類似，艙體高度同為10.4米，最大直徑同為3.35米，艙體重量同為8600公斤。但內(nèi)部來說，“天宮二號”更像個甜蜜的家。

“天宮一號”是目標(biāo)飛行器，“天宮二號”是空間實(shí)驗室。中國空間技術(shù)研究院“天宮二號”總設(shè)計師朱樅鵬介紹說：“空間實(shí)驗室相當(dāng)于太空中的實(shí)驗平臺，我們研制的天宮二號就是這樣一個平臺，它是真正意義的空間實(shí)驗室。”

“天宮一號”實(shí)現(xiàn)了與“神舟九號”飛船交會對接，航天員在其間進(jìn)行科學(xué)實(shí)驗，“天宮一號”驗證了在軌中長期飛行的生命保障技術(shù)，更驗證了近地軌道空間環(huán)境對載人航天器的影響。

在“天宮一號”的基礎(chǔ)上，“天宮二號”不僅將進(jìn)一步考核交會對接技術(shù)，完成升級版的科學(xué)技術(shù)實(shí)驗，更將突破和掌握推進(jìn)劑在軌補(bǔ)充技術(shù)，以及在軌維修技術(shù)試驗，突破中期駐留技術(shù)。

相比“天宮一號”，“天宮二號”顯然更加宜居。比如首次搭建了液體回路驗證系統(tǒng);首次打在了機(jī)械臂操作終端試驗器，可以實(shí)現(xiàn)人機(jī)協(xié)同在軌維修;首次將系統(tǒng)設(shè)計為模塊化，可快速更換和在軌維修。

如果說“天宮一號”是一間裝修普通的房子，那么“天宮二號”則足以堪稱精裝修?！疤鞂m二號”的空間尺寸約為15立方米，乍聽起來很小，但是在沒有重力束縛的作用下，航天員可以在空間里的任意地方走動，多出了上下兩維的活動空間?！疤鞂m二號”的墻壁和各種設(shè)施都采用了更為明亮和豐富的色彩，墻壁是米白色的，扶手是藍(lán)色的，手腳限位器是綠色的。為了讓“天宮二號”有家的舒適感，室內(nèi)采用了硬質(zhì)材料，相當(dāng)于鋪了層地板。這樣即使航天員始終處于失重漂浮狀態(tài)，在與內(nèi)壁接觸行走時仍有地面的觸感?！疤鞂m二號”的手腳限位器附加了調(diào)節(jié)大小的功能，可以適應(yīng)不同航天員的手形，做到了真正的以人為本。此外，“天宮二號”加強(qiáng)了隔音降噪處理，即使在風(fēng)扇電機(jī)處噪音也低于60分貝，很大程度上保證了航天員的正常生活需求。

最體現(xiàn)“天宮二號”似甜蜜的家的地方，是獨(dú)立的衛(wèi)浴空間。航天員如廁時會使用特制的馬桶，這是一種連接在廁所底部的大型試管容器，使用時需打開抽風(fēng)機(jī)對排泄物進(jìn)行收集。小便經(jīng)過水循環(huán)處理后成為純凈水，大便則通過機(jī)器密封后放入垃圾桶內(nèi)。

如今地球上，人們的食品，從嬰兒果汁泥，到成年人服用的營養(yǎng)膠囊等，無不是從早期的太空特殊需求中脫胎而來。即將上天的中國航天員，將在“天宮二號”里生活30天，他們所享用的太空食品比過去有了很大的改變。米面、蛋奶、肉類、果蔬，不僅營養(yǎng)保障充分，“太空私房菜”還包括了魚香肉絲、土豆牛肉等等。為了讓航天員們吃上熱騰騰的飯菜，“神舟十一號”飛船在軌道艙內(nèi)安放了微波爐，航天員可以在軌道艙加熱食物，然后回到較為寬敞的“天宮二號”里就餐。

為了防止睡眠中身體四處漂浮這樣如同“夢游”的現(xiàn)象發(fā)生，“天宮二號”為每一位航天員都配備了獨(dú)立的睡眠區(qū)和睡袋以固定自己的身體。航天員的洗漱活動也在睡眠區(qū)完成，在太空中無法用水洗澡，航天員就用消毒的毛巾擦拭身體，用免洗洗發(fā)液擦拭頭發(fā)，洗漱時用簾子隔開，也保障了宇航員的個人隱私。

長期密閉和失重的環(huán)境可能會對航天員的身心造成不良影響，例如出現(xiàn)肌肉萎縮、骨質(zhì)疏松、精神緊張焦慮等情況。為了保證航天員的身心健康，“天宮二號”還設(shè)置了一系列的的運(yùn)動和娛樂設(shè)施。例如設(shè)計者專門安裝了一臺太空自行車，通過每天練習(xí)踩踏自行車讓航天員保證一定的運(yùn)動量。同時為了驗證空間實(shí)驗室長期有人在軌訓(xùn)練的需要，還設(shè)置了一個驗證性的跑臺，可以像在地面上的跑步機(jī)上進(jìn)行鍛煉。

運(yùn)動結(jié)束后，如果航天員想讀本書或是看部電影，天宮二號照樣可以滿足這一需求。天宮和地面指揮中心建立了一個文件傳輸系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)雙方的信息傳輸，航天員只需發(fā)送信息選擇資料內(nèi)容，待地面?zhèn)鬏斖戤吅缶涂梢栽谧约旱墓P記本電腦上觀閱了。

人類空間站歷史

1971年4月，蘇聯(lián)第一代空間站禮炮1號進(jìn)入軌道;

1977年9月，蘇聯(lián)第二代空間站禮炮6號進(jìn)入軌道;

1986年2月，蘇聯(lián)第三代空間站和平號上天，直至2001年3月完成使命墜入大氣層。其間共繞地球飛行8萬多圈，與31艘載人飛船和62艘貨運(yùn)飛船實(shí)現(xiàn)對接。先后接待了12個國家的135名航天員，進(jìn)行了1.65萬次科學(xué)實(shí)驗，創(chuàng)造了男女航天員在太空駐留時間最長的紀(jì)錄。

現(xiàn)在停留在太空的是國際空間站，于1998年11月首次發(fā)射，2011年2月全部建成，由美俄等16個國家共同管理使用。計劃使用到2024年。