中國(guó)航天開(kāi)啟空間站時(shí)代

火箭呼嘯而去、飛船搖曳而落，瑰麗地球和深邃太空之間的一去一回，勾勒出一幕人類(lèi)探索宇宙的壯麗圖景，也開(kāi)啟了中國(guó)一個(gè)新的航天時(shí)代——空間站時(shí)代。

椰風(fēng)碧海，巨箭聳立;馴火牧天，撼山動(dòng)地。看！長(zhǎng)征火箭再度出征，中國(guó)航天以?shī)^進(jìn)的姿態(tài)走到一個(gè)新的歷史坐標(biāo)。

這一幕，似曾相識(shí)。幾個(gè)月前，長(zhǎng)征五號(hào)遙三運(yùn)載火箭成功飛天，“胖五”再度叩響太空之門(mén)。

這一幕，又倍感新鮮。長(zhǎng)征五號(hào)B遙一運(yùn)載火箭（下稱(chēng)“長(zhǎng)征五號(hào)B運(yùn)載火箭”）接過(guò)“哥哥”的“接力棒”，帶上“新乘客”——新一代載人飛船試驗(yàn)船（下稱(chēng)“新飛船”）再度出征，以探索太空的勇者姿態(tài)，扶搖直上九天。

這一飛，標(biāo)志著中國(guó)空間站階段飛行任務(wù)首戰(zhàn)告捷;這一飛，拉開(kāi)了我國(guó)載人航天工程“第三步”任務(wù)的序幕。這是中國(guó)航天的一小步，也是建成未來(lái)空間站的一大步，中國(guó)航天正闊步向前，開(kāi)啟空間站時(shí)代。

長(zhǎng)征五號(hào)B開(kāi)啟問(wèn)天新征程

長(zhǎng)征五號(hào)B運(yùn)載火箭由中國(guó)航天科技集團(tuán)有限公司一院抓總研制，于5月5日在文昌航天發(fā)射場(chǎng)成功首飛，把近22噸重的新飛船送入太空。這是中國(guó)乃至亞洲火箭首次發(fā)射超過(guò)20噸重的航天器，進(jìn)一步奠定了長(zhǎng)征五號(hào)系列火箭運(yùn)載能力在世界現(xiàn)役火箭第一梯隊(duì)中的地位。

此次首秀的長(zhǎng)征五號(hào)B運(yùn)載火箭——“胖五B”，與2019年底“王者歸來(lái)”的長(zhǎng)征五號(hào)運(yùn)載火箭——“胖五”相比有何不同，對(duì)中國(guó)航天又有何重大意義？

長(zhǎng)征五號(hào)B運(yùn)載火箭是在長(zhǎng)征五號(hào)運(yùn)載火箭的基礎(chǔ)上研制而成的，后者于2016年首飛，迄今已經(jīng)發(fā)射過(guò)三次。

“長(zhǎng)征五號(hào)運(yùn)載火箭與長(zhǎng)征五號(hào)B運(yùn)載火箭在立項(xiàng)之初就確定為兩種最基本的構(gòu)型，在后續(xù)很多大型試驗(yàn)中，兩種狀態(tài)都是一并考慮的，它們屬于兄弟倆。”長(zhǎng)征五號(hào)運(yùn)載火箭副總指揮曲以廣說(shuō)。

長(zhǎng)征五號(hào)運(yùn)載火箭與長(zhǎng)征五號(hào)B運(yùn)載火箭同屬長(zhǎng)征五號(hào)系列火箭，共享5米大直徑箭體結(jié)構(gòu)、大推力液氧液氫發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)、大推力液氧煤油發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)等關(guān)鍵技術(shù)，但在設(shè)計(jì)方面也有很多不同。

長(zhǎng)征五號(hào)B運(yùn)載火箭被稱(chēng)為中國(guó)第一個(gè)“一級(jí)半”火箭?！耙患?jí)半”是指在火箭的一級(jí)上捆綁四個(gè)助推器，助推器即“半級(jí)”。而長(zhǎng)征五號(hào)運(yùn)載火箭由一級(jí)、二級(jí)和助推器組成，是“二級(jí)半”。

從外觀上看，長(zhǎng)征五號(hào)運(yùn)載火箭整流罩長(zhǎng)約12.3米，而長(zhǎng)征五號(hào)B運(yùn)載火箭整流罩達(dá)到20.5米，是中國(guó)最大的火箭整流罩。

縮減一級(jí)，長(zhǎng)征五號(hào)B運(yùn)載火箭比長(zhǎng)征五號(hào)運(yùn)載火箭矮了3米，但更重要的差別是用途。

多一級(jí)的長(zhǎng)征五號(hào)運(yùn)載火箭擅于跑長(zhǎng)途，“乘客”目的地包括3.6萬(wàn)公里的地球同步軌道、38萬(wàn)公里外的月球以及更遠(yuǎn)的火星。長(zhǎng)征五號(hào)B運(yùn)載火箭則運(yùn)送目標(biāo)距離更近的航天器，主要用于發(fā)射近地軌道大型衛(wèi)星及飛船，這里是我國(guó)空間站建設(shè)的主戰(zhàn)場(chǎng)，后續(xù)空間站核心艙等主要艙段，都由長(zhǎng)征五號(hào)B運(yùn)載火箭送上天。

即便少了一級(jí)，長(zhǎng)征五號(hào)B運(yùn)載火箭在專(zhuān)門(mén)向近地軌道送貨的長(zhǎng)征系列火箭中，力氣仍然是最大的，一次能送超過(guò)22噸的東西，相當(dāng)于10多輛小轎車(chē)的重量，這個(gè)“力度”也讓我國(guó)發(fā)射較大規(guī)模的航天器成為可能。比如空間站的各個(gè)艙段重量超過(guò)20噸，只有長(zhǎng)征五號(hào)B運(yùn)載火箭能夠發(fā)射。

因此，長(zhǎng)征五號(hào)B運(yùn)載火箭被稱(chēng)作中國(guó)空間站的“專(zhuān)屬列車(chē)”，其意義之重大可見(jiàn)一斑。

長(zhǎng)征五號(hào)B運(yùn)載火箭只用“一級(jí)半”就能把重磅航天器送上天，得益于采用氫氧推進(jìn)劑的芯一級(jí)和采用液氧煤油推進(jìn)劑的助推器的合理搭配。而芯一級(jí)的兩臺(tái)大推力氫氧發(fā)動(dòng)機(jī)，從地面點(diǎn)火一直工作到把航天器送入軌道，要“打全場(chǎng)”，責(zé)任重大。

氫氧發(fā)動(dòng)機(jī)的比沖（用于衡量發(fā)動(dòng)機(jī)性能，可以理解為汽車(chē)的“百公里油耗”）傲視群雄，但其研制難度也極高。長(zhǎng)征五號(hào)B運(yùn)載火箭所承擔(dān)任務(wù)的特殊性，對(duì)芯一級(jí)的大推力氫氧發(fā)動(dòng)機(jī)提出了更高的要求。

載人空間站工程的交會(huì)對(duì)接等任務(wù)好比在數(shù)百公里高的太空“穿針引線(xiàn)”，時(shí)間不能有絲毫誤差，否則可能失之交臂，導(dǎo)致耗費(fèi)更大的代價(jià)調(diào)整軌道。這要求運(yùn)載火箭必須嚴(yán)格按照精準(zhǔn)的時(shí)間發(fā)射，達(dá)到分秒不差，也就是所謂的“零窗口”發(fā)射。

對(duì)氫氧發(fā)動(dòng)機(jī)來(lái)說(shuō)，要實(shí)現(xiàn)“零窗口”發(fā)射，必須確保發(fā)射前各項(xiàng)工作環(huán)環(huán)相扣、步步流暢，一點(diǎn)時(shí)間都不能耽誤。如發(fā)射前要預(yù)先把發(fā)動(dòng)機(jī)的溫度降得很低，即“預(yù)冷”，以防止零下250多攝氏度的液氫和零下180多攝氏度的液氧推進(jìn)劑進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)后發(fā)生意外。在長(zhǎng)征五號(hào)運(yùn)載火箭首飛時(shí)，就曾因?yàn)榘l(fā)動(dòng)機(jī)預(yù)冷不順利而推遲發(fā)射時(shí)間。

同時(shí)，長(zhǎng)征五號(hào)B運(yùn)載火箭比長(zhǎng)征五號(hào)運(yùn)載火箭更輕，但起飛推力與長(zhǎng)征五號(hào)運(yùn)載火箭相同。用同樣的力氣向上提更輕的東西，加速度自然更快。而在助推器分離后，火箭加速度又瞬間降到最低。

“就像深海魚(yú)突然跳到喜馬拉雅山上，巨大的壓力變化會(huì)使魚(yú)瞬間爆裂”，中國(guó)航天科技集團(tuán)有限公司六院長(zhǎng)征五號(hào)運(yùn)載火箭副總設(shè)計(jì)師王維彬說(shuō)，發(fā)動(dòng)機(jī)的入口面對(duì)過(guò)山車(chē)一樣大起大落的壓力，給發(fā)動(dòng)機(jī)的穩(wěn)定、可靠工作帶來(lái)巨大挑戰(zhàn)。

氫氧發(fā)動(dòng)機(jī)研制隊(duì)伍通過(guò)大量的研究改進(jìn)與試驗(yàn)驗(yàn)證，將這些難點(diǎn)逐一攻克，進(jìn)一步提高了發(fā)動(dòng)機(jī)工作的可靠性與穩(wěn)定性，確保發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)射前不會(huì)“發(fā)燒”、按時(shí)完成預(yù)冷等工作，飛行時(shí)扛住巨大壓力，平穩(wěn)運(yùn)行。

“在地面設(shè)備方面，我們通過(guò)采用遠(yuǎn)程調(diào)節(jié)的方式，保證了發(fā)動(dòng)機(jī)預(yù)冷等發(fā)射前環(huán)節(jié)的安全、順利推進(jìn)。”中國(guó)航天科技集團(tuán)有限公司一院長(zhǎng)五火箭副總設(shè)計(jì)師賀建華介紹。

除了零窗口和過(guò)山車(chē)一樣的壓力，一級(jí)精準(zhǔn)入軌也是一個(gè)巨大的挑戰(zhàn)。采用多級(jí)火箭執(zhí)行發(fā)射任務(wù)時(shí)，都是用推力很小的末級(jí)火箭將衛(wèi)星送到預(yù)定軌道，再輔以推力更小的姿態(tài)控制發(fā)動(dòng)機(jī)，更容易在航天器入軌前對(duì)位置與姿態(tài)進(jìn)行微調(diào)，從而確保精確入軌。

而只有一級(jí)半的長(zhǎng)征五號(hào)B運(yùn)載火箭要用兩臺(tái)大推力氫氧發(fā)動(dòng)機(jī)直接運(yùn)送載荷入軌，就像用大刀刻“微雕”，力道極難掌握，給精準(zhǔn)入軌帶來(lái)了巨大挑戰(zhàn)。

同時(shí)，大推力氫氧發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)機(jī)后，還會(huì)產(chǎn)生“后效”，就如同燃?xì)庠铌P(guān)閉后的“余火”，也會(huì)對(duì)入軌精度造成影響。這需要確保發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒穩(wěn)定，并在發(fā)動(dòng)機(jī)研制時(shí)就盡可能算出“后效”的預(yù)測(cè)值，控制系統(tǒng)也必須將所有可能產(chǎn)生的誤差考慮進(jìn)去。

中國(guó)航天科技集團(tuán)有限公司一院長(zhǎng)征五號(hào)運(yùn)載火箭副總設(shè)計(jì)師李學(xué)鋒介紹，針對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)“后效”等不確定因素，研制團(tuán)隊(duì)用隨機(jī)“打靶”的方法，模擬出上萬(wàn)種情況，以驗(yàn)證控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的可靠性?！按虬小睂?shí)驗(yàn)證明，即便預(yù)測(cè)的“后效”與實(shí)際情況有所出入，控制系統(tǒng)也能確?；鸺_入軌。

而控制系統(tǒng)研制隊(duì)伍早在長(zhǎng)征五號(hào)系列火箭研制之初，就統(tǒng)籌考慮了長(zhǎng)征五號(hào)運(yùn)載火箭和長(zhǎng)征五號(hào)B運(yùn)載火箭的任務(wù)特點(diǎn)。控制系統(tǒng)的硬件可以通用，已實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品化;軟件也無(wú)需大改，就能適應(yīng)兩者不同的飛行任務(wù)。

在火箭總體彈道設(shè)計(jì)上，科研人員也充分考慮了發(fā)動(dòng)機(jī)“后效”的影響，基于發(fā)動(dòng)機(jī)校準(zhǔn)試車(chē)的實(shí)際數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，進(jìn)一步優(yōu)化了設(shè)計(jì)方案。

一眼看過(guò)去，長(zhǎng)征五號(hào)B運(yùn)載火箭與之前的三發(fā)長(zhǎng)征五號(hào)運(yùn)載火箭似乎沒(méi)有太大區(qū)別，但當(dāng)深入了解后，才發(fā)現(xiàn)經(jīng)過(guò)多次技術(shù)改進(jìn)，“胖五”也在不斷地成長(zhǎng)。

值得關(guān)注的是，上海航天技術(shù)研究院承擔(dān)了長(zhǎng)征五號(hào)B運(yùn)載火箭4個(gè)助推器以及外部安全系統(tǒng)、芯級(jí)配套電池等研制，提供90%的起飛推力。其中，4個(gè)巨大的助推器經(jīng)歷了一段不為人知的“瘦身”歷程。

“胖五”家族助推模塊的頭錐由于飛行動(dòng)力的需求，它和長(zhǎng)征火箭家族中的其他兄弟姐妹們有所不同，從側(cè)面看上去呈現(xiàn)出一個(gè)三角形狀，從正面看上去就像一個(gè)萌萌的“小企鵝”嘟著嘴。

長(zhǎng)征五號(hào)B運(yùn)載火箭助推結(jié)構(gòu)系統(tǒng)設(shè)計(jì)師林連鑌介紹，由于長(zhǎng)征五號(hào)系列火箭采用了前捆綁點(diǎn)主傳力的結(jié)構(gòu)，在助推器頭錐的前捆綁點(diǎn)處受到高達(dá)300多噸的偏置集中力。為了有效擴(kuò)散和支撐如此大的偏置集中力，增強(qiáng)與前捆綁點(diǎn)處相連的偏置集中力承載結(jié)構(gòu)，在看似“小企鵝”的斜頭錐里運(yùn)用了增強(qiáng)強(qiáng)度的承力結(jié)構(gòu)，但是由于它的放射性結(jié)構(gòu)，“小企鵝”的體重一直居高不下，也使該結(jié)構(gòu)占到整個(gè)頭錐重量的60%以上，經(jīng)設(shè)計(jì)師團(tuán)隊(duì)分析，此處減重空間最大。

上海航天技術(shù)研究院研制團(tuán)隊(duì)通過(guò)“拓?fù)鋬?yōu)化技術(shù)”對(duì)頭錐傳力路徑進(jìn)行優(yōu)化，基于拓?fù)鋬?yōu)化結(jié)果對(duì)捆綁點(diǎn)下方集中承載和擴(kuò)散結(jié)構(gòu)開(kāi)展工程化減重優(yōu)化設(shè)計(jì)——將原頭錐捆綁點(diǎn)下方“多層放射筋壁板+主承力桁條”的多層結(jié)構(gòu)串聯(lián)的集中力承載擴(kuò)散結(jié)構(gòu)，優(yōu)化為結(jié)構(gòu)更加連續(xù)、承載效率更高的“主承力桁條+主承力厚板”的新型并聯(lián)共承力形式，實(shí)現(xiàn)頭錐結(jié)構(gòu)減重約12%，近150千克。

同時(shí)，設(shè)計(jì)師還從內(nèi)部挖潛。長(zhǎng)征五號(hào)B運(yùn)載火箭助推動(dòng)力系統(tǒng)副主任設(shè)計(jì)師李會(huì)萍介紹，根據(jù)前幾發(fā)長(zhǎng)征五號(hào)運(yùn)載火箭的飛行實(shí)際，煤油箱的增壓氣瓶余量較大，經(jīng)過(guò)討論和分析驗(yàn)證，在長(zhǎng)征五號(hào)B運(yùn)載火箭每個(gè)助推器中都減少了1個(gè)氣瓶，至少減重23千克。此外，取消后處理管路之后，每個(gè)助推器至少減重16千克。

長(zhǎng)征五號(hào)B運(yùn)載火箭是為我國(guó)載人空間站工程研制的，它的首飛對(duì)后續(xù)空間站建造來(lái)說(shuō)至關(guān)重要。

長(zhǎng)征五號(hào)運(yùn)載火箭系統(tǒng)總指揮王玨介紹，從立項(xiàng)到首飛，長(zhǎng)征五號(hào)B運(yùn)載火箭經(jīng)歷了近10年的研制歷程。2011年11月，長(zhǎng)征五號(hào)B運(yùn)載火箭正式批復(fù)立項(xiàng)，承擔(dān)發(fā)射空間站艙段的任務(wù)。2012年1月，長(zhǎng)征五號(hào)B運(yùn)載火箭方案通過(guò)評(píng)審，轉(zhuǎn)入初樣研制階段。2018年11月，長(zhǎng)征五號(hào)B運(yùn)載火箭轉(zhuǎn)入試樣研制階段。2020年1月19日，長(zhǎng)征五號(hào)B運(yùn)載火箭順利通過(guò)出廠(chǎng)評(píng)審。

“作為專(zhuān)門(mén)為載人航天工程空間站建設(shè)而研制的一型新型運(yùn)載火箭，長(zhǎng)征五號(hào)B運(yùn)載火箭的首飛成功，標(biāo)志著空間站工程建設(shè)進(jìn)入了實(shí)質(zhì)階段?！蓖醌k介紹說(shuō)。

自長(zhǎng)征一號(hào)火箭將東方紅一號(hào)衛(wèi)星送入太空以來(lái)，中國(guó)人進(jìn)入太空的能力已經(jīng)實(shí)現(xiàn)多次跨越，長(zhǎng)征五號(hào)B運(yùn)載火箭的近地軌道運(yùn)載能力大于22噸，可以將接近于3個(gè)“天宮一號(hào)”重量的空間站艙段送入太空。從長(zhǎng)征一號(hào)到長(zhǎng)征五號(hào)B運(yùn)載火箭，從173千克到22噸，“長(zhǎng)征五號(hào)B火箭的成功首飛讓中國(guó)航天擁有了更大的表現(xiàn)舞臺(tái)?！敝袊?guó)運(yùn)載火箭技術(shù)研究院院長(zhǎng)王小軍說(shuō)。

長(zhǎng)征五號(hào)系列運(yùn)載火箭作為未來(lái)中國(guó)載人航天工程空間站建設(shè)以及月球探測(cè)、火星探測(cè)等深空探測(cè)任務(wù)的主力運(yùn)載火箭，無(wú)疑將在建設(shè)航天強(qiáng)國(guó)之路上，承擔(dān)更加光榮而艱巨的使命。

據(jù)悉，長(zhǎng)征五號(hào)系列運(yùn)載火箭今年共計(jì)劃執(zhí)行三次發(fā)射任務(wù)。除了長(zhǎng)征五號(hào)B運(yùn)載火箭首飛外，下半年長(zhǎng)征五號(hào)運(yùn)載火箭將發(fā)射我國(guó)首個(gè)火星探測(cè)器。年底前，長(zhǎng)征五號(hào)運(yùn)載火箭還將發(fā)射嫦娥五號(hào)月球探測(cè)器，計(jì)劃對(duì)月球表面采樣后返回。

“面對(duì)后續(xù)重大工程多、發(fā)射密度高等情況，不管條件如何變化，我們自力更生、艱苦奮斗的志氣不能丟。只有不畏艱險(xiǎn)、埋頭苦干，才能讓探索太空的腳步走得更穩(wěn)更遠(yuǎn)?！遍L(zhǎng)征五號(hào)系列運(yùn)載火箭第一總指揮、中國(guó)運(yùn)載火箭技術(shù)研究院黨委書(shū)記李明華說(shuō)。

新飛船逐夢(mèng)天宮

三朵紅白相間的巨大“傘花”在回收著陸場(chǎng)上空綻放，近7噸重的返回艙仿佛按下了慢放鍵，緩緩搖曳著向地面降落。返回艙離地面越來(lái)越近，6個(gè)氣囊打開(kāi)，落地緩沖、平穩(wěn)著陸。

伴隨長(zhǎng)征五號(hào)B運(yùn)載火箭首飛成功，新飛船也進(jìn)入人們的視線(xiàn)。5月8日，返回艙平穩(wěn)著陸，新飛船成功返回，未來(lái)這款航天員的新“座駕”將成為中國(guó)航天大家庭的重要成員。

新飛船是我國(guó)全面升級(jí)的天地往返交通工具，由中國(guó)航天科技集團(tuán)有限公司五院自主研制。

自1999年神舟一號(hào)發(fā)射到2016年神舟十一號(hào)邀游太空，神舟飛船已經(jīng)成功完成15次飛行，先后將11名航天員順利送入太空，并安全返回。

當(dāng)中國(guó)人將目光投向月球和更遙遠(yuǎn)的深空后，神舟飛船已經(jīng)無(wú)法滿(mǎn)足更宏大的夢(mèng)想。

相比神舟飛船，新飛船可以飛得更遠(yuǎn)?？伤秃教靻T往返離地球近400公里的空間站，還能實(shí)現(xiàn)38萬(wàn)公里外的載人登月，甚至去更遠(yuǎn)的星球探險(xiǎn)。

中國(guó)空間技術(shù)研究院北京空間機(jī)電研究所專(zhuān)家黃偉介紹，針對(duì)新飛船的特點(diǎn)，研究人員經(jīng)多方案比較選擇了氣囊。氣囊的優(yōu)勢(shì)主要在于：可重復(fù)使用，適應(yīng)更復(fù)雜地形，落水還起到漂浮作用，能緩沖水平速度，著陸穩(wěn)定性好。但相對(duì)神舟飛船所用的著陸反推形式，氣囊的緩沖行程固定，而緩沖發(fā)動(dòng)機(jī)可以設(shè)置不同啟動(dòng)高度，且氣囊的控制精度更難以保證。所以說(shuō)它們各有優(yōu)勢(shì)，但針對(duì)新飛船，用氣囊更合適。

揭秘中國(guó)空間站

20世紀(jì)90年代，我國(guó)制定了載人航天“三步走”發(fā)展戰(zhàn)略：一是發(fā)射載人飛船，建成初步配套的試驗(yàn)性載人飛船工程，開(kāi)展空間應(yīng)用試驗(yàn);二是多人多天飛行、航天員出艙，實(shí)現(xiàn)飛船與空間艙的交會(huì)對(duì)接，并發(fā)射短期有人照料的空間實(shí)驗(yàn)室;三是建造空間站，解決有較大規(guī)模的長(zhǎng)期有人照料的空間應(yīng)用問(wèn)題。

如今，太空家園的夢(mèng)想正一步步走向現(xiàn)實(shí)。長(zhǎng)征五號(hào)B運(yùn)載火箭首飛任務(wù)取得圓滿(mǎn)成功，標(biāo)志著空間站階段飛行任務(wù)首戰(zhàn)告捷，期盼已久的中國(guó)空間站建造大幕終于拉開(kāi)。

中國(guó)空間站的名字頗具中國(guó)特色，命名為“天宮”，一般情況下駐留3人，在航天員輪換時(shí)最多可達(dá)6人，建成后將成為我國(guó)長(zhǎng)期在軌穩(wěn)定運(yùn)行的國(guó)家太空實(shí)驗(yàn)室。

對(duì)于中國(guó)空間站的結(jié)構(gòu)，中國(guó)航天科技集團(tuán)有限公司五院空間站系統(tǒng)副總設(shè)計(jì)師朱光辰曾形象地比喻：“如果神舟飛船是一輛轎車(chē)，那么天宮一號(hào)和天宮二號(hào)相當(dāng)于是一室一廳的房子，中國(guó)空間站則像是三室兩廳還帶儲(chǔ)藏間?！?/p>

核心艙命名為“天和”，全長(zhǎng)16.6米，最大直徑4.2米，發(fā)射質(zhì)量22.5噸，可支持3名航天員長(zhǎng)期在軌駐留，是我國(guó)目前研制的最大航天器。它既是空間站的管理和控制中心，也是航天員生活的主要場(chǎng)所，還能支持開(kāi)展少量的空間科學(xué)實(shí)驗(yàn)和技術(shù)試驗(yàn)。為了讓航天員在太空中的長(zhǎng)期生活更加舒適，核心艙在設(shè)計(jì)上有很大突破，供航天員工作生活的空間約50立方米，加上兩個(gè)實(shí)驗(yàn)艙后，航天員活動(dòng)空間整體達(dá)到110立方米。

核心艙包括節(jié)點(diǎn)艙、生活控制艙和資源艙三部分，有3個(gè)對(duì)接口和2個(gè)停泊口。停泊口用于連接兩個(gè)實(shí)驗(yàn)艙，一起與核心艙組裝形成空間站組合體。對(duì)接口用于載人飛船、貨運(yùn)飛船及其他飛行器訪(fǎng)問(wèn)空間站，另有一個(gè)出艙口供航天員出艙活動(dòng)。其中，核心艙前端的兩個(gè)對(duì)接口接納載人飛船對(duì)接?？?，后端的一個(gè)對(duì)接口接納貨運(yùn)飛船停靠補(bǔ)給。對(duì)接口可以支持其他飛行器短期停靠，并接納新的艙段對(duì)接，擴(kuò)展空間站規(guī)模。

實(shí)驗(yàn)艙Ⅰ名為“問(wèn)天”，主要任務(wù)是開(kāi)展艙內(nèi)和艙外空間科學(xué)實(shí)驗(yàn)和技術(shù)試驗(yàn)，也是航天員的工作生活場(chǎng)所和應(yīng)急避難場(chǎng)所。實(shí)驗(yàn)艙Ⅰ配備了航天員出艙活動(dòng)專(zhuān)用氣閘艙，支持航天員出艙活動(dòng)，配置了小型機(jī)械臂，可進(jìn)行艙外載荷自動(dòng)安裝操作。實(shí)驗(yàn)艙Ⅰ有著核心艙部分關(guān)鍵平臺(tái)功能，這意味著在需要時(shí)，它可以執(zhí)行對(duì)空間站的整個(gè)管理和控制。

實(shí)驗(yàn)艙Ⅱ名為“夢(mèng)天”，具備和實(shí)驗(yàn)艙Ⅰ類(lèi)似的功能。實(shí)驗(yàn)艙Ⅱ還配置有貨物專(zhuān)用氣閘艙，在航天員和機(jī)械臂的輔助下，支持貨物、載荷自動(dòng)進(jìn)出艙。

空間站乘員天地往返運(yùn)輸系統(tǒng)由神舟載人飛船和長(zhǎng)征二號(hào)F火箭共同構(gòu)成，主要負(fù)責(zé)航天員乘組和部分物資的往返運(yùn)輸?？臻g站貨物運(yùn)輸系統(tǒng)主要由天舟貨運(yùn)飛船和長(zhǎng)征七號(hào)火箭共同構(gòu)成，主要為空間站上行運(yùn)送航天員生活物資、推進(jìn)劑、平臺(tái)維修設(shè)備附件及消耗品、載荷設(shè)備等補(bǔ)給物資，下行銷(xiāo)毀空間站廢棄物，并可用于空間站姿態(tài)和軌道控制。在空間站建設(shè)階段，長(zhǎng)征五號(hào)B運(yùn)載火箭同樣承擔(dān)著將空間站艙段送入軌道的重要任務(wù)。

此外，共軌飛行的光學(xué)艙也是空間站的一部分。光學(xué)艙可開(kāi)展大規(guī)模多色測(cè)光與無(wú)縫光譜巡天，包括深度和極深度巡天觀測(cè)等，同時(shí)光學(xué)艙可以與空間站對(duì)接，進(jìn)行在軌維護(hù)，實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)期運(yùn)行。

“長(zhǎng)期有人照料的國(guó)家級(jí)太空實(shí)驗(yàn)室”是中國(guó)空間站“天宮”的定位。

作為太空實(shí)驗(yàn)室，“天宮”的使命自然是要承擔(dān)科研任務(wù)。近地軌道的獨(dú)特環(huán)境對(duì)于特定科研目標(biāo)來(lái)說(shuō)非常稀缺和重要，空間站可提供在地球上幾乎不存在或難以長(zhǎng)期保持同一狀態(tài)的特殊近地空間環(huán)境條件（例如失重或微重力、真空、空間輻射、極端溫度等）。

按規(guī)劃，空間站將在軌運(yùn)行10年以上。圍繞地球運(yùn)行期間，將面向前沿科學(xué)探索、人類(lèi)生存和太空活動(dòng)，支持開(kāi)展大規(guī)模的空間科學(xué)實(shí)驗(yàn)、技術(shù)試驗(yàn)和空間應(yīng)用等活動(dòng)。

載人航天工程空間應(yīng)用系統(tǒng)專(zhuān)家說(shuō)，中國(guó)的空間站既是為中國(guó)科學(xué)家，也是為全球科學(xué)家提供的科學(xué)探索平臺(tái)，通過(guò)空間站這個(gè)平臺(tái)，有望涌現(xiàn)出更多科學(xué)成果，揭示宇宙的諸多奧秘。

空間站資源十分寶貴，經(jīng)過(guò)科學(xué)且慎重的遴選，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、流體等類(lèi)別相關(guān)的科學(xué)研究實(shí)驗(yàn)設(shè)施。

包括與空間站共軌飛行的巡天望遠(yuǎn)鏡在內(nèi)，空間站規(guī)劃部署了密封艙內(nèi)的十多個(gè)科學(xué)實(shí)驗(yàn)柜、艙外暴露實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。這些科學(xué)實(shí)驗(yàn)柜，每一個(gè)都可看成是一個(gè)小型的太空實(shí)驗(yàn)室，支持一個(gè)或多個(gè)方向的空間科學(xué)與應(yīng)用研究。

具體來(lái)說(shuō)，在人類(lèi)生存方面，空間站將圍繞人類(lèi)長(zhǎng)期太空生存和提高地面生活質(zhì)量方面開(kāi)展研究與應(yīng)用。在太空活動(dòng)方面，空間站支持開(kāi)展遙科學(xué)技術(shù)、在軌組裝與維修維護(hù)、人機(jī)聯(lián)合作業(yè)等應(yīng)用技術(shù)試驗(yàn)驗(yàn)證，增強(qiáng)人類(lèi)的太空活動(dòng)能力和在軌服務(wù)能力，拓展人類(lèi)的活動(dòng)范圍。

在空間站中，航天員既是空間站的居民，同時(shí)也是被研究對(duì)象。例如，迄今有11名中國(guó)航天員出色地完成了6次載人飛行任務(wù)，同時(shí)也有效驗(yàn)證了航天員選拔訓(xùn)練技術(shù)以及健康、生活和工作三大駐留保障技術(shù)，為未來(lái)空間站長(zhǎng)期飛行奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)，提供了強(qiáng)有力的技術(shù)支撐和保障?？臻g站時(shí)代，圍繞航天員的科學(xué)與技術(shù)研究將繼續(xù)開(kāi)展。

“我們的目標(biāo)是建設(shè)并運(yùn)營(yíng)國(guó)家級(jí)太空實(shí)驗(yàn)室，為空間科學(xué)研究與應(yīng)用提供全面支持，推動(dòng)我國(guó)空間科學(xué)研究進(jìn)入國(guó)際先進(jìn)行列，并不斷將取得的先進(jìn)科技成果轉(zhuǎn)化應(yīng)用。”中國(guó)科學(xué)院空間應(yīng)用工程與技術(shù)中心主任高銘說(shuō)。

與航天強(qiáng)國(guó)相比，中國(guó)空間站建設(shè)起步不算早，比國(guó)際空間站晚了20多年。但在空間站建設(shè)上，中國(guó)空間站充分考慮了科技對(duì)于航天發(fā)展的推動(dòng)作用，并將其應(yīng)用于各方面?？梢哉f(shuō)，中國(guó)空間站站在了一個(gè)更高的技術(shù)和科學(xué)起點(diǎn)上。

在近地軌道建設(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(yùn)營(yíng)管理技術(shù)，需具備強(qiáng)大的維護(hù)維修升級(jí)能力。對(duì)此，中國(guó)空間站設(shè)計(jì)有兩類(lèi)機(jī)械臂，人機(jī)配合，讓空間站建造維修成為可能。

“往太空運(yùn)送物資的成本非常高，進(jìn)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(wèn)題?！敝袊?guó)載人航天工程總設(shè)計(jì)師周建平指出，通過(guò)新的技術(shù)支持，中國(guó)航天員在空間站的補(bǔ)給將得到更好保障。

此前我國(guó)航天員在軌飛行的最高紀(jì)錄是33天，航天員生存所必需的水和氧氣由航天器直接帶入太空。為了讓航天員實(shí)現(xiàn)更久的在軌停留，空間站設(shè)計(jì)了完整的可再生生命保障系統(tǒng)。電解制氧時(shí)產(chǎn)生的氫氣與航天員呼出的二氧化碳將通過(guò)化學(xué)反應(yīng)生成氧氣，這也能降低氧氣的補(bǔ)給需求。

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

周建平指出：“中國(guó)空間站在功能、應(yīng)用效益、建造技術(shù)、物資補(bǔ)給等重要指標(biāo)方面，將可全面超越和平號(hào)空間站，達(dá)到或接近國(guó)際空間站水平;在信息技術(shù)、能源技術(shù)、動(dòng)力技術(shù)和運(yùn)營(yíng)效費(fèi)比方面，我們將超越國(guó)際空間站水平?！保ū究C合）