中國的空間站什么樣

余建斌+余曉杰

從上世紀90年代啟動的中國載人航天工程，確定了“三步走”的發(fā)展戰(zhàn)略，已實現(xiàn)第一步發(fā)射無人和載人飛船，以及第二步第一階段航天員出艙、飛船與空間艙交會對接。目前，載人航天工程進入第二步第二階段短期有人照料的空間實驗室建設(shè)。

中國的空間站什么樣？中國載人航天工程總設(shè)計師周建平介紹說，中國計劃在2020年前后建成的空間站總體構(gòu)型是三個艙段，一個核心艙，兩個實驗艙，每個艙都是20噸級，整體呈T字構(gòu)型。核心艙有五個對接口，可以對接一艘貨運飛船、兩艘載人飛船和兩個實驗艙，另有一個供航天員出艙活動的出艙口。周建平認為，中國的空間站是可以進一步擴展的，根據(jù)空間科學(xué)研究和應(yīng)用的需要，可以對接更多的艙段?？臻g站的研發(fā)，遵循了規(guī)模適度原則。這么大的工程，適度規(guī)模有利于控制工程的成本，重點突出載人航天的特色，突出發(fā)揮人在太空中的作用。

同時，建設(shè)空間站，意味著需要掌握大型空間設(shè)施的建造技術(shù)和運營管理技術(shù)，具備強大的維護維修升級能力。我國“天舟”貨運飛船采用模塊化設(shè)計，具有全密封貨艙、半密封/半開放貨艙、全開放貨艙三種構(gòu)型，可以把不同的載荷包括小型艙段運輸上去，由航天員和機械臂將其裝配到空間站上?！耙幻教靻T在艙內(nèi)操作機械臂，一名航天員在艙外太空行走。無論是艙段轉(zhuǎn)位、大設(shè)備的移動，還是航天員自身的移動，都可以通過機械臂完成。”周建平說，“中國空間站設(shè)計有兩類機械臂，長度累計15米。人機配合，讓空間站建造維修成為可能?！?/p>

空間站建成后，將是航天員的“太空之家”，也是科學(xué)研究的“太空實驗室”。一流的太空實驗平臺，將為科學(xué)家們?nèi)〉檬澜缂壍闹卮笸黄铺峁┯辛ΡＵ稀?/p>

由于空間站資源十分寶貴，經(jīng)過科學(xué)慎重遴選，空間站上將搭載安裝包括生物學(xué)、材料科學(xué)、基礎(chǔ)物理、微重力、流體、燃燒等十余大類的科學(xué)研究實驗設(shè)施。材料科學(xué)的實驗設(shè)施設(shè)備，能夠利用太空微重力環(huán)境制備新材料，研究材料的空間使用性能。未來很多研究，孕育在新材料的研發(fā)中，具有廣闊工業(yè)應(yīng)用價值。

中國的空間站還有一個有雄心的計劃，未來會單獨發(fā)射一個十幾噸的光學(xué)艙，與空間站保持共軌飛行狀態(tài)?！坝媱澰诠鈱W(xué)艙里架設(shè)一套口徑兩米的巡天望遠鏡，分辨率與哈勃相當(dāng)，視場角是哈勃的300多倍。如果在軌10年，可以對40%以上的天區(qū)，約17500平方度天區(qū)進行觀測。”這套望遠鏡，天區(qū)和波段覆蓋廣，像質(zhì)好，將成為“宇宙之眼”，可以源源不斷地為科學(xué)家們研究宇宙學(xué)和天文學(xué)提供海量的科學(xué)數(shù)據(jù)，為中國科學(xué)家站在世界科學(xué)前列、做出重大原創(chuàng)性成果提供有力支撐。

往太空運送物資的成本非常高，“進行物資循環(huán)利用并提高物資循環(huán)利用率，是世界載人航天關(guān)注的重大技術(shù)問題?！睘榇?，中國的空間站設(shè)計了完整的可再生生命保障系統(tǒng)。航天員呼出的水蒸氣會通過冷凝水的方式回收，排泄的尿液也會回收凈化，重新作為飲用水和生活用水使用。電解制氧時產(chǎn)生的氫氣與航天員呼出的二氧化碳，將通過化學(xué)反應(yīng)重新生成氧氣，這也降低了氧氣的補給需求。

空間站如此龐大的系統(tǒng)，需要強有力的電力保障?？臻g站的電源系統(tǒng)包含兩對“翅膀”單翼翼展約30米的柔性太陽翼。這個系統(tǒng)能夠為空間站提供可靠、充足的不間斷供電。此外，空間站將采用電推進技術(shù)作為空間站軌道維持的動力裝置，這將顯著降低空間站運行期間的推進劑補給需求。

中國的空間站建成之時，國際空間站將達到壽命末期。國際上一直在討論，未來的某一段時期內(nèi)，太空中可能只有中國的空間站在進行工作。

國際宇航聯(lián)空間運輸委員會秘書長、中國航天科工集團公司二院二部研究員楊宇光介紹說，國際空間站原計劃2020年離軌，現(xiàn)已確認延壽到2024年，部分國家希望延到2028年，但還未達成一致。新的空間站的建設(shè)，目前也沒有新的計劃，只有一些非正式、非官方認可的建議和方案。

中國的空間站目前雖然是獨立建造，沒有國際合作伙伴，但中國航天一向歡迎國際合作。楊宇光說，中國空間站上的對接口設(shè)計為可以對接其他國家的空間站艙段。同時也在國際上提出了四個級別的合作，包括聯(lián)合試驗、外國航天員來訪、外國飛船來訪和外國艙段。

楊宇光認為，國際空間站為人類太空事業(yè)作出了巨大的貢獻，它的可擴展設(shè)計、兩自由度太陽翼等技術(shù)特點都值得學(xué)習(xí)。中國的空間站則具備后發(fā)優(yōu)勢，可以綜合當(dāng)代最新的科學(xué)技術(shù)，建設(shè)得更為先進，能力更強。中國空間站的規(guī)模大約為更早的和平號空間站的一半，60噸級也小于國際空間站的400噸級，這是根據(jù)中國對空間領(lǐng)域的發(fā)展需求確定的，不需要單方面追求規(guī)模。而且，由于技術(shù)的進步，可以比過去類似規(guī)模的空間站完成更多的太空試驗。

國際空間站的宇航員角色多樣，選拔對象也不僅僅限于飛行員。這也將是中國空間站未來的一個方向。目前，我國的航天員都是從現(xiàn)役空軍飛行員中選拔，主要承擔(dān)航天器駕駛?cè)蝿?wù)?？臻g站將開展太空科學(xué)實驗，除了良好的身體素質(zhì)這個共性要求外，未來需要不同類型的航天員，尤其是工程師和科學(xué)家。周建平說，一類是能夠管理維護維修航天器的飛行工程師。設(shè)備出了故障能夠修理，新技術(shù)出來后能夠給航天器升級。這就需要從有相關(guān)教育背景和工作經(jīng)歷的人中選拔，經(jīng)過大量訓(xùn)練，成為航天員。另一類是優(yōu)秀科學(xué)家，到了太空后，觀察實驗現(xiàn)象、分析結(jié)果、調(diào)整方案、設(shè)計新的實驗方案，都需要科學(xué)家來完成。根據(jù)空間站的實驗項目，選擇相關(guān)專業(yè)背景的科學(xué)家進行訓(xùn)練，也是未來航天員選拔一個主要方向。

（黃凱薦自《人民日報》）

責(zé)編：天翼