天宮空間站

2021年4月29日，中國空間站首個航天器——天和核心艙——從海南文昌發(fā)射場發(fā)射入軌。核心艙的成功發(fā)射，標志著我國正式拉開空間站建造的大幕，中國載人航天進入“空間站時代”。此后，神舟十二號、神舟十三號載人飛船先后搭載6名航天員進駐天和核心艙開展工作。前3位航天員現(xiàn)已返回地球，他們在空間站組合體工作生活了90天;后續(xù)進駐的航天員將在太空生活約6個月。

建造空間站、建成國家太空實驗室，是實現(xiàn)我國載人航天工程“三步走”戰(zhàn)略的重要目標，是建設(shè)科技強國、航天強國的重要引領(lǐng)性工程。

開啟中國載人航天“空間站時代”

中國空間站名為“天宮”，是一個長期在近地軌道運行的空間實驗室。這個極具中國韻味的名字，不僅蘊含了希望航天員在太空工作生活得更為舒適的愿望，更寄寓著中國人遨游太空的浪漫情懷和不懈探索的精神。

“天宮”由天和核心艙、問天實驗艙、夢天實驗艙三艙組成，提供3個對接口，支持載人飛船、貨運飛船及其他來訪航天器的對接和?？?。它運行在高度340～450千米的近圓軌道，約每90分鐘繞地球一周。在客觀條件允許時，人們在地球上可以通過觀測設(shè)備一睹其“芳容”。三艙組合體質(zhì)量約68.5噸，額定乘員3人，乘員輪換期間短期可容納6人。組建完成后，空間站設(shè)計壽命為在軌運行不少于10年，具有通過維護維修延長使用壽命的能力，并具備一定擴展能力。

中國空間站建造分為3個階段：空間站關(guān)鍵技術(shù)驗證階段、組裝建造階段和運營階段。在關(guān)鍵技術(shù)驗證階段，發(fā)射試驗核心艙、載人飛船和貨運飛船，對推進劑補加、機械臂、在軌組裝建造、航天員出艙活動等關(guān)鍵技術(shù)進行飛行驗證和評估，對核心艙功能和長期駐留功能進行考核。在組裝建造階段，分別發(fā)射問天實驗艙和夢天實驗艙，并與核心艙在軌交會對接，完成空間站建造。其間發(fā)射神舟載人飛船和貨運飛船，支持完成建造任務(wù)，同步開展科學(xué)技術(shù)實驗。建造任務(wù)完成后，空間站進入長期運營階段。航天員乘組將分批進駐空間站工作，開展科學(xué)技術(shù)研究和探索活動。

突破關(guān)鍵技術(shù)，中國航天實現(xiàn)長足進步

1992年9月21日，中央正式批準實施載人航天工程，確立了“三步走”發(fā)展戰(zhàn)略。在“第一步”載人飛船階段和“第二步”空間實驗室階段，我國先后突破了載人安全天地往返、交會對接、出艙活動、組合體控制、推進劑補加等空間站建造和運營所需關(guān)鍵技術(shù)，為我國載人航天“第三步”——建造長期在軌飛行的載人空間站，打下了堅實的技術(shù)基礎(chǔ)。

我國空間站自2010年立項，提出“獨立自主、創(chuàng)新引領(lǐng)、體系保障、規(guī)模適度、留有發(fā)展空間”的符合我國空間站發(fā)展的研制模式，通過兩年多論證，確定了三艙段基本構(gòu)型方案。核心艙居中，兩個實驗艙永久停泊于核心艙節(jié)點艙的兩側(cè)，載人飛船對接于核心艙的前向和徑向，貨運飛船對接于核心艙的后向。

天和核心艙是空間站運營管理和控制中心，可完成與實驗艙、載人飛船、貨運飛船等航天器的交會對接和?？浚Ｕ虾教靻T長期駐留和開展出艙活動。問天實驗艙備份核心艙部分關(guān)鍵功能，在核心艙出現(xiàn)問題時，接替核心艙完成對空間站的運行管理和控制，相當于核心艙的“替補”;此外，它還配備出艙活動專用氣閘艙，可開展密封艙內(nèi)及艙外載荷實驗。夢天實驗艙用于開展密封艙內(nèi)和艙外載荷試驗，配置貨物氣閘艙用于釋放載荷、支持設(shè)備進出艙。

“天宮”三艙均由長征五號B運載火箭發(fā)射入軌，每個艙段均具備獨立飛行能力，通過在軌交會對接與轉(zhuǎn)位完成空間站在軌組裝建造?？臻g站構(gòu)型為“T”字構(gòu)型，三艙類似積木對接在一起，這種構(gòu)型能夠避免艙體遮擋太陽翼影響其發(fā)電效率?？臻g站建成后，由載人飛船完成乘組的天地往返運輸，貨運飛船完成物資補給、實驗儀器的上行和廢棄物的下行銷毀。

此外，中國空間站還具備一系列其他先進技術(shù)。

在環(huán)境控制和生命保障方面采用物化再生生保技術(shù)（即再生式生命保障，是人類實現(xiàn)中、長期載人飛行最核心的關(guān)鍵技術(shù)之一）。包括電解制氧、再生式二氧化碳去除、冷凝水收集與處理、尿液收集與處理等，實現(xiàn)資源再生利用，大幅減少水資源和氧氣的上行補給量，減輕貨運飛船的運輸“負擔”，達到國際先進水平。

采用先進信息技術(shù)構(gòu)建空間站信息系統(tǒng)。基于網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，進行空間站各艙段及來訪航天器的信息管理與共享，實現(xiàn)對各艙段和航天器信息的融合管理與功能重構(gòu)?？臻g站配置無線移動通信網(wǎng)絡(luò)和視頻監(jiān)視系統(tǒng)，提高了航天員工作生活的通信保障和對整站狀態(tài)的感知能力。在“天宮”里，航天員使用“手機”便可以了解各設(shè)備信息并進行操控，甚至與地面上的家人通話。這樣的智能化場景，與人們熟悉的智能家居有異曲同工之妙。

航天員駐留適居性大幅提高。空間站所提供的工作生活區(qū)域約50立方米，配置有飲水就餐、排泄物和生活垃圾收集處理、醫(yī)學(xué)檢查與監(jiān)測、在軌鍛煉等設(shè)施，采用降噪與隔音設(shè)計以降低艙內(nèi)噪音，為航天員提供舒適、便利的生活環(huán)境，采用更可靠、自動化程度高的顯示、照明、報警和天地通信設(shè)施。這些設(shè)施和空間的拓展，體現(xiàn)出中國航天技術(shù)的長足進步。

另外，空間站支持兩名航天員同時出艙，配置大型和小型機械臂各一個。借助這些設(shè)施，神舟十二號航天員乘組順利完成了兩次出艙任務(wù)。

建設(shè)科技強國、航天強國的重要引領(lǐng)性工程

今后，天宮空間站將為我國乃至全球科學(xué)家提供先進的空間科學(xué)技術(shù)研究和實驗平臺，為人類和平利用太空做出開拓性貢獻。

天宮空間站可作為“太空母港”，為多個載人航天器提供?？亢头?wù)，為后續(xù)發(fā)射的巡天空間望遠鏡提供?？?、推進劑補給、設(shè)備維護維修服務(wù)，充分發(fā)揮人在太空的優(yōu)勢，拓展空間站和航天員對高價值空間設(shè)施實施在軌服務(wù)的領(lǐng)域。

另外，利用機械臂操作能力，以及配置三維打印等手段，支持在軌制造、大型設(shè)備在軌安裝和空間設(shè)施在軌建造。

天宮空間站具有艙段擴展、能源擴展、艙外實驗擴展能力。艙段擴展時，需要發(fā)射一個帶有節(jié)點艙的新艙段，利用增加的對接口，再進行艙段擴展，最大可實現(xiàn)180噸級組合體在軌飛行。組合體建造期間，首先將受遮擋的核心艙太陽翼，轉(zhuǎn)移安裝在問天實驗艙和夢天實驗艙的尾部桁架上，實現(xiàn)能源的拓展，按需“變形”。天宮空間站的擴展能力為運營階段空間科學(xué)和技術(shù)的新需求預(yù)留了發(fā)展空間，也為開展國際合作，進一步提高空間站應(yīng)用效益提供舞臺。

空間站可作為基礎(chǔ)科學(xué)、應(yīng)用科學(xué)和空間技術(shù)研究和驗證平臺。比如開展微重力和復(fù)雜空間環(huán)境下的物理、化學(xué)、生物、醫(yī)學(xué)等學(xué)科研究與實驗，以及空間能源傳輸、大數(shù)據(jù)在航天器運營與自主診斷等航天新技術(shù)的研究，提升我國科技水平，促進我國航天事業(yè)發(fā)展模式的轉(zhuǎn)變和創(chuàng)新。

除此之外，還可以利用空間站開展航天科普教育和對外合作。比如開通天地科普課堂，讓中小學(xué)生參與到空間站的應(yīng)用與研究活動中，增強青少年的科技參與度，提高公眾對航天知識的學(xué)習(xí)興趣。抑或開展空間碎片監(jiān)測、減緩和防護，長期在軌駐留醫(yī)學(xué)防護等技術(shù)合作，擴大我國在國際航天領(lǐng)域的影響力。

廣大航天工作者將繼續(xù)傳承發(fā)揚“兩彈一星”精神、載人航天精神，自立自強、創(chuàng)新超越，為中國航天事業(yè)接續(xù)奮斗。