天宮一號，歡迎回家

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天宮一號的37398次日出日落

2018年4月2日8時15分，天宮一號再入大氣層，在絢爛的焰火中，回到地球的懷抱。天宮一號，歡迎回家！

時間追溯到7年前，2011年9月29日，也是在一片焰火之中，長征二號F運(yùn)載火箭將天宮一號帶入了太空。出發(fā)之前，一群航天人最后一次在地面給天宮一號檢查身體，并拍拍天宮一號說：“差不多兩年后你就可以回家了?！碧鞂m一號就這樣在太空中不辭辛苦，在兩年間迎來送往了三艘神舟飛船。兩年后，地面的工作人員告訴天宮一號：“你的身體仍然非常健康，還可以繼續(xù)留在太空中呢，加油！”于是，天宮一號繼續(xù)努力工作著。2016年3月16日，天宮一號光榮退休，開始了太空養(yǎng)老生活，直到回家的這一天。就這樣，天宮一號在太空中一共度過了2375天，目睹了37398次日出日落。

在了解天宮一號長壽的一生之后，我們再來看看天宮一號的身體構(gòu)造。

天宮一號高10.4米，重8.5噸，主要由兩個艙室組成。比較小的是保障和服務(wù)艙，這個艙室雖小卻五臟俱全，包含了空間站主要的功能：有空間站的“大腦”——控制系統(tǒng)，“雙腿”——推進(jìn)系統(tǒng)，“腸胃”——燃料儲存箱，“肺”——電池組，“血液”——水和空氣的循環(huán)，以及非常重要的“手”，即飛船對接系統(tǒng)。

那么，另一個較大的艙室還有什么用呢？這個艙室的主要作用就是“空”！對，你沒看錯，主體艙就是要為航天員們提供足夠的空間。天宮一號為航天員們提供了15立方米的空間，這樣一來，航天員們就不用一直待在相對狹小的神舟飛船中，可以來天宮一號里閑庭信步了。這個空間也被精心布置過：“天花板”使用了藍(lán)色，而“地面”使用了棕色，給航天員一種置身天地之間的感覺;“天花板”和“地板”上有多處“固定鞋套”，只要腳伸進(jìn)去就可以站住了。

天宮一號自身不具有載人發(fā)射和返回的功能，因此航天員們想要拜訪天宮一號的話，需要搭乘神舟飛船往返，而神舟飛船和天宮一號之間，需要通過交會對接來“握手”。為了確保交會對接萬無一失，天宮一號的工程師們可謂下足了功夫：交會對接有雷達(dá)、可見光和激光三套工具，并擁有自動和手動兩種對接方式，天宮一號最終完美地演繹了六次交會對接。

特別的太空課

在天宮一號的一生中，最吸引眼球的一刻，莫過于神舟十號和天宮一號對接后的太空授課了。這是世界上第二堂太空課程，由航天員王亞平親自授課，把中學(xué)物理的課堂搬到了天宮一號上。這堂課一共做了五個實(shí)驗(yàn)，它們的共同點(diǎn)是，實(shí)驗(yàn)都在失重環(huán)境下進(jìn)行。

第一個實(shí)驗(yàn)是太空稱重。這個實(shí)驗(yàn)的難點(diǎn)在于失重狀態(tài)下，無法直接通過測量重力來稱重，不過牛頓第二定律在此時就派上用場了。雖然這是高中物理的內(nèi)容，但是初中時我們已經(jīng)學(xué)習(xí)了牛頓第二定律的一種特例，即重力G和重量m的關(guān)系，這時加速度為重力加速度g，m=G/g。推廣到任意一個加速度a，再測量產(chǎn)生的力F，可以求出重量m=F/a。

第二個實(shí)驗(yàn)是太空單擺。此時小球不受重力的影響，因此不會像地面的單擺一樣被重力拉回來，而是繞著擺軸轉(zhuǎn)圈。

第三個實(shí)驗(yàn)是太空陀螺。高速旋轉(zhuǎn)的陀螺會保持自旋穩(wěn)定，不容易受到外界力的影響，我們騎自行車的時候也能體會到這一點(diǎn)。我國第一顆人造地球衛(wèi)星東方紅一號就采用了這一方式。如今，包括飛機(jī)、衛(wèi)星在內(nèi)的飛行器均利用陀螺儀的穩(wěn)定性來測量飛行器的姿態(tài)，包括飛行器的“低頭”“抬頭”（俯仰）和“左翻滾”“右翻滾”（傾斜）。

最后兩個實(shí)驗(yàn)與水有關(guān)，由于太空中的液體沒有了重力，僅有表面張力的液體分布十分均勻，因此可以做到地面上難以實(shí)現(xiàn)的形狀。在二維的平面上，水可以形成一張薄膜，且不易破裂，而在三維的空間中，水可以形成一個圓潤的水球，這就是太空水膜和太空水球?qū)嶒?yàn)。

從天宮系列到未來空間站

神舟十號離開后，天宮一號進(jìn)入長期無人狀態(tài)，但她依然在堅(jiān)守使命，不斷維護(hù)空間站狀態(tài)，也繼續(xù)遙感觀測海洋、森林和她深愛的土地。

天宮一號退休后不久，天宮二號接過了交接棒，天宮二號完成了航天員中期在軌駐留30天和貨運(yùn)飛船天舟一號的“太空快遞”等兩項(xiàng)重要實(shí)驗(yàn)，這標(biāo)志著我國具有長期維護(hù)和駐留空間站的能力，原計(jì)劃由天宮三號完成的目標(biāo)，已經(jīng)提前完成。

因?yàn)橛辛颂鞂m系列打下的基石，未來的大型空間站也在緊鑼密鼓地設(shè)計(jì)和建造中。這個空間站初步將由一個核心艙、兩個實(shí)驗(yàn)艙和一個節(jié)點(diǎn)艙構(gòu)成“T”字形架構(gòu)，核心艙和節(jié)點(diǎn)艙的外部對接口，可以對接神舟載人飛船或天舟貨運(yùn)飛船。之后的空間站將進(jìn)一步枝繁葉茂，最特別的是空間站附近還會有一臺太空天文望遠(yuǎn)鏡伴飛，即空間站的光學(xué)艙。這臺太空望遠(yuǎn)鏡的火眼金睛可以和著名的哈勃望遠(yuǎn)鏡媲美，并且視野要比哈勃廣闊300倍。

天宮一號最終吻向了她摯愛的那條地平線，故事的結(jié)局并不重要，每個航天器都會有告別的那一天，而我們最好不要讓那結(jié)局，奪走了故事的光芒。