你好，中國空間站！

2021年4月29日11時(shí)23分，中國空間站天和核心艙在長征五號B遙二運(yùn)載火箭托舉下，從文昌航天發(fā)射場點(diǎn)火升空并順利進(jìn)入預(yù)定軌道。

這是我國載人航天取得的又一項(xiàng)突破性成就。

天和核心艙發(fā)射任務(wù)成功，不僅標(biāo)志著我國載人航天工程“三步走”成功邁出第三步，開始建造長期有人照料的空間站，更宣告了中國開啟空間站任務(wù)的新時(shí)代。

太空正在離中國人越來越近！

誰先發(fā)射？天和核心艙一飛沖天

濃云密布之下，乳白色的長征五號B遙二運(yùn)載火箭愈顯高大挺拔。

“15分鐘準(zhǔn)備！”4月29日11時(shí)08分，發(fā)射任務(wù)01指揮員廖國瑞的口令響徹文昌航天發(fā)射場。

文昌航天發(fā)射場隸屬西昌衛(wèi)星發(fā)射中心，是我國唯一的瀕海發(fā)射場，2020年以來成功完成我國首次火星探測、嫦娥五號等重大航天發(fā)射任務(wù)?！澳壳?，發(fā)射場已經(jīng)具備持續(xù)執(zhí)行高強(qiáng)度航天發(fā)射任務(wù)的能力?！蔽鞑l(wèi)星發(fā)射中心人力資源部主任趙新說。

“10、9……3、2、1，點(diǎn)火！”11時(shí)23分，伴隨著隆隆巨響，長征五號B遙二運(yùn)載火箭托舉著天和核心艙拔地而起。

這是長征五號B運(yùn)載火箭的首次應(yīng)用性發(fā)射，也是2020年5月5日成功首飛后的第二次飛行。

長征五號B遙運(yùn)載火箭是專門為我國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，也是我國目前近地軌道運(yùn)載能力最大的新一代運(yùn)載火箭。中國航天科技集團(tuán)一院長征五號B運(yùn)載火箭系統(tǒng)總設(shè)計(jì)師李東說：“發(fā)射載人空間站艙段，只有長征五號B運(yùn)載火箭能夠勝任?！?/p>

約494秒后，天和核心艙與火箭成功分離，進(jìn)入預(yù)定軌道。

12時(shí)36分，太陽能帆板兩翼順利展開且工作正常。捷報(bào)傳來：空間站天和核心艙發(fā)射任務(wù)取得圓滿成功。

對此，中國航天科技集團(tuán)五院空間站任務(wù)總指揮王翔指出，天和核心艙是中國空間站發(fā)射入軌的首個(gè)艙段，也是目前我國自主研制的規(guī)模最大、系統(tǒng)最復(fù)雜的航天器。天和核心艙主要用于空間站的統(tǒng)一控制和管理，具備長期自主飛行能力，可支持航天員長期駐留，開展航天醫(yī)學(xué)、空間科學(xué)實(shí)驗(yàn)和技術(shù)試驗(yàn)。

下一步，天和核心艙將按既定飛行程序，展開各項(xiàng)動(dòng)作，開展在軌工作，并等待貨運(yùn)飛船和載人飛船的到來。

“這次發(fā)射任務(wù)成功，標(biāo)志著中國空間站在軌組裝建造全面展開，為后續(xù)關(guān)鍵技術(shù)驗(yàn)證和空間站組裝建造順利實(shí)施奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。”中國載人航天工程辦公室主任郝淳表示。

有何不同？在第三代基礎(chǔ)上“別出心裁”

20世紀(jì) 90 年代初，我國載人航天工程正式啟動(dòng)，實(shí)施“三步走”發(fā)展戰(zhàn)略：第一步，發(fā)射載人飛船，建成初步配套的試驗(yàn)性載人飛船工程，開展空間應(yīng)用實(shí)驗(yàn);第二步，突破航天員出艙活動(dòng)技術(shù)、空間飛行器的交會(huì)對接技術(shù)，發(fā)射空間實(shí)驗(yàn)室，解決有一定規(guī)模的、短期有人照料的空間應(yīng)用問題;第三步，建造空間站，解決有較大規(guī)模的、長期有人照料的空間應(yīng)用問題。目前，“三步走”中的“前兩步”均已實(shí)現(xiàn)。

王翔介紹，空間站是一種在近地軌道長時(shí)間運(yùn)行、可滿足航天員長期在軌生活、工作以及地面航天員尋訪的載人航天器，代表了當(dāng)今航天領(lǐng)域最全面、最復(fù)雜、最先進(jìn)、最綜合的科技成果。

2010年9月25日，中國空間站工程正式獲批實(shí)施。王翔說：“建成和運(yùn)營近地載人空間站，將使我國成為獨(dú)立掌握近地空間長期載人飛行技術(shù)，具備長期開展近地空間有人參與科學(xué)技術(shù)試驗(yàn)和綜合開發(fā)利用太空資源能力的國家?！?/p>

目前空間站的構(gòu)型主要分為第三代和第四代，中國空間站屬于哪一代？

“第三代空間站采用積木式構(gòu)型，它是由一個(gè)艙段、一個(gè)艙段在太空對接而成，也叫組合式空間站?！比珖臻g探測技術(shù)首席科學(xué)傳播專家龐之浩介紹道。蘇聯(lián)建造發(fā)射了世界第一座積木式空間站“和平號”，其大大增加了航天員的活動(dòng)空間和空間站的壽命，使艙內(nèi)航天員不僅能長時(shí)間生活、工作，而且可以開展多種實(shí)驗(yàn)。

國際空間站為第四代空間站，采用桁架掛艙式構(gòu)型， 以上百米的組裝式桁架為基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，然后將多個(gè)艙段和設(shè)備安裝在桁架上。這種空間站采用集中式供電，太陽能電池板位于桁架兩端，中間對接了一些太空艙。

我國建造的第一座空間站名叫“天宮”，沒有走傳統(tǒng)先建造單艙式，再建造多艙式空間站的老路，而是一上來就建造多艙式空間站，達(dá)到世界第三代空間站水平，屬“經(jīng)濟(jì)適用型”，其特點(diǎn)是起點(diǎn)高、效益高、技術(shù)新、保障強(qiáng)。

“天宮”雖然也采取了積木式構(gòu)型，但又與“和平號”空間站有一些不同?！拔覀兊膬蓚€(gè)大太陽能電池板是放在兩個(gè)實(shí)驗(yàn)艙兩端，這樣就不會(huì)因?yàn)檎趽醵绊戨娏Φ睦寐?，光電轉(zhuǎn)換效率達(dá)到了約30%?！饼嬛普f。另外，我國空間站采用了許多新技術(shù)，例如，大型柔性太陽電池翼、再生式生命保障系統(tǒng)、電推進(jìn)系統(tǒng)、首尾兩端配置相同的大型空間機(jī)械臂等，所以使用效益比較高。

據(jù)權(quán)威專家介紹，我國空間站從建造成本和應(yīng)用效益的角度綜合分析，是符合中國國情和實(shí)際需要的理性選擇，既不貪大求全，又規(guī)模適度。中國空間站載荷支持效率高，可提供多種標(biāo)準(zhǔn)接口，有望取得較高的工程應(yīng)用效益。

長什么樣？三室兩廳還帶儲(chǔ)藏間

“如果神舟飛船是一輛轎車，那么天宮一號和天宮二號就相當(dāng)于一室一廳的房子，中國空間站則像是三室兩廳還帶儲(chǔ)藏間?！闭劶翱臻g站的樣子，中國航天科技集團(tuán)五院空間站系統(tǒng)副總設(shè)計(jì)師朱光辰給出這樣形象的比喻。

中國空間站整體呈T字構(gòu)型，有三個(gè)艙段——1個(gè)核心艙和2個(gè)實(shí)驗(yàn)艙，核心艙居中，實(shí)驗(yàn)艙Ⅰ和實(shí)驗(yàn)艙Ⅱ分別連接于兩側(cè)，每個(gè)艙都是20噸級，三艙組合體質(zhì)量約66噸，未來還可擴(kuò)展到180噸級。

這次率先入駐太空的，是“三室”之一——天和核心艙，全長16.6米，比五層樓房還要高;發(fā)射質(zhì)量22.5噸，相當(dāng)于三輛大客車的空重?！皦K頭”之大，不僅在中國目前研制的航天器中無可匹敵，也超過國際空間站的任何一個(gè)艙段。

顧名思義，核心艙是空間站的主控艙段，既是管理和控制中心，也是航天員生活的主要場所，還支持開展部分空間科學(xué)實(shí)驗(yàn)和技術(shù)試驗(yàn)。它好比是大樹樹干，其他艙段安裝在它的接口上，如同枝葉向外生長。

核心艙內(nèi)部設(shè)有豐富的功能區(qū)。中國航天科技集團(tuán)五院空間站系統(tǒng)總體主任設(shè)計(jì)師張昊表示，核心艙分為節(jié)點(diǎn)艙、小柱段、大柱段、后端通道和資源艙五部分。大柱段直徑為4.2米，小柱段直徑為2.8米，前者主要是航天員工作和實(shí)驗(yàn)的地方，后者則是航天員的睡眠區(qū)和衛(wèi)生區(qū)，另外還設(shè)有就餐區(qū)、醫(yī)監(jiān)醫(yī)保區(qū)、鍛煉區(qū)，微波爐、冰箱、飲水機(jī)、太空自行車等配備到位。

實(shí)驗(yàn)艙Ⅰ名叫“問天”，是開展艙內(nèi)和艙外空間科學(xué)實(shí)驗(yàn)和技術(shù)試驗(yàn)的主陣地，也是航天員工作生活和應(yīng)急避難的地方。這里配備了支持航天員出艙活動(dòng)的專用氣閘艙和小型機(jī)械臂，能進(jìn)行艙外載荷自動(dòng)安裝操作。

實(shí)驗(yàn)艙Ⅱ名為“夢天”，功能和實(shí)驗(yàn)艙Ⅰ類似，用于生物、材料、微重力流體、基礎(chǔ)物理等方面的科學(xué)實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)艙Ⅱ還配有貨物專用氣閘艙，在航天員和機(jī)械臂的輔助下，可以支持貨物、載荷自動(dòng)進(jìn)出艙。

“三室”有了，“兩廳”和“儲(chǔ)藏間”在哪里呢？

核心艙共有3個(gè)對接口，前端的兩個(gè)對接口可對接?？績伤逸d人飛船，相當(dāng)于“兩廳”;后端一個(gè)對接口用于接納貨運(yùn)飛船?？垦a(bǔ)給，相當(dāng)于“儲(chǔ)藏間”。對接口還可以支持其他飛行器短期?？浚鶕?jù)科學(xué)研究需求對接更多艙段，進(jìn)一步擴(kuò)展空間站規(guī)模。

有何用途？預(yù)計(jì)滾動(dòng)實(shí)施近千項(xiàng)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目

未來“三室兩廳還帶儲(chǔ)藏間”的中國空間站將由誰來入??？按計(jì)劃，中國空間站將有一個(gè)乘組3名航天員長期在軌飛行，乘組定期輪換。輪換期間，最多可有6名航天員同時(shí)在站工作。

中國空間站天然的高真空、微重力等獨(dú)特條件，可充分帶動(dòng)空間科學(xué)、生命科學(xué)等前沿學(xué)科研究，推動(dòng)原材料、元器件、智能制造等多領(lǐng)域先進(jìn)技術(shù)發(fā)展，是開展科學(xué)研究的“太空實(shí)驗(yàn)室”。

“在極端物理?xiàng)l件下，物質(zhì)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律、物理化學(xué)過程、生命過程等都可能會(huì)發(fā)生變化，這意味著重大科學(xué)突破的可能。”中國科學(xué)院空間應(yīng)用中心總體室主任、空間應(yīng)用系統(tǒng)副總設(shè)計(jì)師鐘洪恩表示，中國空間站作為國家級太空實(shí)驗(yàn)室，在艙內(nèi)外部署了許多重大科學(xué)設(shè)施。這些設(shè)施支持在軌實(shí)施空間天文、空間材料科學(xué)等9個(gè)學(xué)科30余個(gè)主題的科學(xué)研究;空間站在軌運(yùn)營10年以上，預(yù)計(jì)可滾動(dòng)實(shí)施近千項(xiàng)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。

目前，空間應(yīng)用系統(tǒng)在空間站3個(gè)艙段內(nèi)共安排了13個(gè)科學(xué)實(shí)驗(yàn)柜，每個(gè)實(shí)驗(yàn)柜都相當(dāng)于一個(gè)小型太空實(shí)驗(yàn)室。空間站艙外還安排了若干暴露實(shí)驗(yàn)平臺?？臻g站建造完成后，還會(huì)單獨(dú)發(fā)射“巡天”空間望遠(yuǎn)鏡，與空間站共軌飛行，進(jìn)行高分辨率天文觀測，開展天體物理和空間天文學(xué)研究。

載人航天代表著一個(gè)國家的綜合國力與科技實(shí)力，如果說它是塔尖上的事業(yè)，自主創(chuàng)新就是支撐航天人勇敢攀登的天梯。

中國空間站由我國自主建造，實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)品全部國產(chǎn)化，部組件全部國產(chǎn)化，原材料全部國產(chǎn)化，關(guān)鍵核心元器件100%自主可控。以中國空間站機(jī)械臂為例，中國航天科技集團(tuán)五院空間機(jī)械臂產(chǎn)品保證經(jīng)理熊明華介紹稱，空間站機(jī)械臂項(xiàng)目曾入選“中國智能制造十大科技進(jìn)展”，全部核心部件實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)化，負(fù)載自重比、操控精度等指標(biāo)達(dá)到世界領(lǐng)先水平。

2018年5月，中國載人航天工程辦公室與聯(lián)合國外空司面向聯(lián)合國各成員國發(fā)布了合作機(jī)會(huì)公告，邀請外國科學(xué)家參與中國空間站空間科學(xué)應(yīng)用，事后共收到來自27個(gè)國家的42個(gè)項(xiàng)目建議書。經(jīng)審議，太空腫瘤、星云氣體的光譜研究等9個(gè)項(xiàng)目成功入選。目前，中國載人航天工程已和聯(lián)合國外空司推進(jìn)落實(shí)第一批實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。

壽命有多長？“在軌不小于15年”

如同汽車在使用一定年限和里程后要報(bào)廢一樣，空間站也沒有永久壽命，只要使用，只要有人居住、工作和進(jìn)行科學(xué)實(shí)驗(yàn)，就會(huì)有損耗。那么中國空間站的設(shè)計(jì)壽命如何，又采取了哪些措施來保證長期在軌穩(wěn)定運(yùn)行？

中國航天科技集團(tuán)五院空間站系統(tǒng)副總設(shè)計(jì)師侯永青介紹：“中國空間站設(shè)計(jì)在軌飛行10年，具備延壽到15年的能力。為了保證空間站在軌不小于15年長壽命，我們從設(shè)計(jì)伊始，就開展了長壽命、可靠性、維修性、安全性一體化設(shè)計(jì)。具體來講，就是以系統(tǒng)和產(chǎn)品的長壽命和固有可靠性設(shè)計(jì)為基礎(chǔ)，配合開展系統(tǒng)和產(chǎn)品在軌故障診斷、處置預(yù)案設(shè)計(jì)、維修性設(shè)計(jì)，以實(shí)現(xiàn)長壽命、可靠性的既定目標(biāo)?！?/p>

中國空間站在太空中安家后，將面對來自宇宙的各種威脅和挑戰(zhàn)，比如原子氧、紫外輻照、真空、溫度交變、空間碎片以及微重力等，這些危險(xiǎn)元素可能會(huì)造成空間站的材料性能衰退，誘發(fā)故障，從而制約艙外電纜、表面涂層、光學(xué)鏡頭等產(chǎn)品和設(shè)備的使用壽命。

為了最大限度地減少損壞和傷害，設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)想方設(shè)法讓空間站變得更結(jié)實(shí)、更強(qiáng)壯。“在天和核心艙主結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，我們從抗腐蝕、抗疲勞、抗斷裂三個(gè)維度進(jìn)行了綜合分析和評價(jià)，從材料選擇、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、構(gòu)型、參數(shù)設(shè)計(jì)等方面進(jìn)行了科學(xué)優(yōu)化的設(shè)計(jì)，并從材料到構(gòu)件到艙段都進(jìn)行了仿真驗(yàn)證，以確保長壽命?！敝袊教炜萍技瘓F(tuán)五院空間站核心艙結(jié)構(gòu)分系統(tǒng)主任設(shè)計(jì)師施麗銘介紹說。

針對壽命問題，結(jié)構(gòu)研制團(tuán)隊(duì)還創(chuàng)新設(shè)計(jì)了健康監(jiān)測子系統(tǒng)。這個(gè)新增的子系統(tǒng)就像體檢醫(yī)生一樣，能在軌對承受的載荷以及自身的結(jié)構(gòu)狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測，也能對空間碎片等“飛來橫禍”進(jìn)行監(jiān)測、定位和報(bào)警，一旦發(fā)現(xiàn)有空間碎片撞擊，能及時(shí)迅速報(bào)警，第一時(shí)間通知地面和航天員。它還能對艙內(nèi)的壓力情況進(jìn)行監(jiān)測，根據(jù)不同壓力指標(biāo)進(jìn)行分級報(bào)警。

為了應(yīng)對空間碎片等“勁敵”的攻擊，天和核心艙熱控分系統(tǒng)針對長壽命可靠性問題，為空間站安裝了兩條相當(dāng)于“大動(dòng)脈”的管子——熱管輻射器，以便減少流體管在外暴露的面積，大大降低被空間碎片擊穿的風(fēng)險(xiǎn)。

怎么建？2年執(zhí)行11次飛行任務(wù)

按照中國空間站建造任務(wù)規(guī)劃，今明兩年將實(shí)施11次飛行任務(wù)，包括3次空間站艙段發(fā)射，4次貨運(yùn)飛船以及4次載人飛船發(fā)射，于2022年完成中國空間站在軌建造，建成國家太空實(shí)驗(yàn)室。具體來說，中國載人航天工程總設(shè)計(jì)師周建平介紹，中國空間站任務(wù)分為關(guān)鍵技術(shù)驗(yàn)證、組裝建造和運(yùn)營三個(gè)階段。目前正處于關(guān)鍵技術(shù)驗(yàn)證階段，這個(gè)階段，天和核心艙的成功發(fā)射是第一次任務(wù)，隨后還將發(fā)射2艘載人飛船、2艘貨運(yùn)飛船。

這其中，天舟貨運(yùn)飛船是向中國空間站運(yùn)送貨物和推進(jìn)劑等物資的使者，被親切稱為太空中的快遞小哥。中國空間站建造過程中，每次發(fā)射載人飛船前，我國都將先行發(fā)射貨運(yùn)飛船，做到“兵馬未動(dòng)，糧草先行”。

此前，我國已經(jīng)成功發(fā)射天舟一號。天和核心艙成功發(fā)射后不久，下一個(gè)執(zhí)行任務(wù)的就將是天舟二號貨運(yùn)飛船。

神舟載人飛船是我國自行研制的用于天地往返運(yùn)輸人員和物資的載人航天器，此前，我國已經(jīng)發(fā)射11艘神舟飛船，先后將11名航天員共14人次送入太空。最近的一次發(fā)射，是 2016年10月搭載航天員景海鵬和陳冬的神舟十一號。

接下來，天舟二號貨運(yùn)飛船和天和核心艙對接后，神舟十二號飛船也將進(jìn)入發(fā)射倒計(jì)時(shí)。中國航天時(shí)隔5 年，又將送3名航天員重返太空。

周建平說，在關(guān)鍵技術(shù)驗(yàn)證階段，我國將在軌驗(yàn)證空間站推進(jìn)劑補(bǔ)加、再生生保、柔性太陽電池翼和驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、大型柔性組合體控制、組裝建造、艙外操作、在軌維修等7大關(guān)鍵技術(shù)，為實(shí)施空間站組裝建造和長期運(yùn)營任務(wù)奠定基礎(chǔ)。

關(guān)鍵技術(shù)驗(yàn)證階段結(jié)束后，中國空間站就將進(jìn)入組裝建造階段。周建平說，屆時(shí)，我國將發(fā)射“問天”實(shí)驗(yàn)艙和“夢天”實(shí)驗(yàn)艙，進(jìn)行空間站基本構(gòu)型的在軌組裝建造。

“這將是一段非常輝煌的試驗(yàn)歷程。11次任務(wù)的完成，將意味著中國空間站正式建成。”周建平說。

現(xiàn)在，天和核心艙已經(jīng)就位，中國空間站有了第一塊“積木”，我們期待第二塊、第三塊“積木”的早日到來。（本刊綜合）