? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?航天時代?中國空間站?天宮

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?2021-08-04? ?青野云麓

中國空間站（天宮空間站，英文名稱：Chinese Space Station）一般指的是中華人民共和國計劃中的一個空間站系統(tǒng)。預計在2022年前后建成?？臻g站軌道高度為400~450公里，傾角42~43度，設計壽命為10年，長期駐留3人，總重量可達180噸 ，以進行較大規(guī)模的空間應用。

1992年，中國政府就制定了載人航天工程“三步走”發(fā)展戰(zhàn)略，建成空間站是發(fā)展戰(zhàn)略的重要目標。

2021年5月，空間站天和核心艙完成在軌測試驗證。5月29日晚，我國在海南文昌航天發(fā)射場準時點火發(fā)射天舟二號貨運飛船。這是空間站貨物運輸系統(tǒng)的第一次應用性飛行。6月17日9時22分，搭載神舟十二號載人飛船的長征二號F遙十二運載火箭，在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心點火發(fā)射此后。6月17日15時54分，神舟十二號載人飛船與天和核心艙完成自主快速交會對接。6月17日18時48分，航天員聶海勝、劉伯明、湯洪波先后進入天和核心艙，標志著中國人首次進入自己的空間站。后續(xù)，航天員乘組將按計劃開展相關工作。7月4日，神舟十二號航天員進行中國空間站首次出艙活動。

北京時間2021年7月4日14時57分，經過約7小時的出艙活動，神舟十二號航天員乘組密切協(xié)同，圓滿完成出艙活動期間全部既定任務，航天員劉伯明、湯洪波安全返回天和核心艙，標志著我國空間站階段航天員首次出艙活動取得圓滿成功。

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發(fā)展歷史

1992年，中國政府就制定了載人航天工程“三步走”發(fā)展戰(zhàn)略，建成空間站是發(fā)展戰(zhàn)略的重要目標。

中科院院士、中科院力學所研究員胡文瑞在做客上海科協(xié)大講壇時表示，按照載人航天階段性規(guī)劃，中國空間站有望于2022年投入運轉，而根據(jù)空間站“五艙”結構，首艙或可在2018年前后上天。

空間站工程將繼續(xù)使用已有的神舟飛船、長征2F火箭、發(fā)射場和著陸場。大型空間站的艙室將由正在開發(fā)的長征五號火箭發(fā)射，核心艙和兩個實驗艙都是密封加壓艙，核心艙前部的5個對接口平時與一艘神舟飛船、兩個空間實驗艙（即夢天、問天）以及貨運飛船天舟對接，最后留有1個對接口供宇航員出艙活動使用。

建設大型空間站是中國載人航天三步走戰(zhàn)略的第三步，這個階段中國將掌握近地軌道空間組裝、近地軌道長時間有人駐留等技術。

中科院空間應用工程與戰(zhàn)略規(guī)劃研究室副主任張偉表示：“我國載人航天事業(yè)在2020年將進入載人空間站階段，神舟系列載人飛船、天舟一號貨運飛船、核心艙天和以及實驗艙夢天、問天已箭在弦上。到2024年，（上述空間站）有望成為全世界唯一在軌運行的空間站?！?/span>

長征五號B運載火箭首飛成功后，我國將先后發(fā)射天和核心艙、問天實驗艙和夢天實驗艙，進行空間站基本構型的在軌組裝建造；期間，規(guī)劃發(fā)射4艘神舟載人飛船和4艘天舟貨運飛船，進行航天員乘組輪換和貨物補給。中國空間站核心艙已完成正樣產品總裝，問天實驗艙和夢天實驗艙正在開展初樣研制；空間科學應用載荷已陸續(xù)轉入正樣研制，執(zhí)行空間站建造階段四次飛行任務的航天員乘組已經選定，正在開展任務訓練。我國第三批預備航天員選拔工作將于2020年7月前后完成。

2021年2月16日，從中國載人航天工程辦公室獲悉，執(zhí)行中國空間站建造階段載人飛行任務的首批航天員乘組已進入強化沖刺訓練階段；經過一年的艱苦訓練，已基本完成預定科目訓練，正在著重開展出艙活動等訓練。

2021年6月16日上午，神舟十二號載人飛行任務新聞發(fā)布會在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心召開 [38]? 。中國載人航天工程辦公室主任助理季啟明介紹說，神舟十二號載人飛行任務作為我國空間站階段的首次載人飛行，神舟十二號載人飛行任務承上啟下，十分關鍵。總體來看，神舟十二號載人飛行任務有四大特點，將為后續(xù)空間站建造及應用發(fā)展奠定堅實基礎，積累寶貴經驗。

2021年6月17日9時22分，搭載神舟十二號載人飛船的長征二號F遙十二運載火箭，在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心點火發(fā)射。此后，神舟十二號載人飛船與火箭成功分離，進入預定軌道，順利將聶海勝、劉伯明、湯洪波3名航天員送入太空，飛行乘組狀態(tài)良好，發(fā)射取得圓滿成功。

2021年6月17日，據(jù)中國載人航天工程辦公室消息，神舟十二號載人飛船入軌后順利完成入軌狀態(tài)設置，于北京時間2021年6月17日15時54分，采用自主快速交會對接模式成功對接于天和核心艙前向端口，與此前已對接的天舟二號貨運飛船一起構成三艙（船）組合體，整個交會對接過程歷時約6.5小時。這是天和核心艙發(fā)射入軌后，首次與載人飛船進行的交會對接。

北京時間2021年6月17日18時48分，航天員聶海勝、劉伯明、湯洪波先后進入天和核心艙，標志著中國人首次進入自己的空間站。后續(xù)，航天員乘組將按計劃開展相關工作。

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開展能力

空間站擬按長期載3人狀態(tài)設計，運營階段每半年由載人飛船實施人員輪換，而初期將采用人員間斷訪問方式。載人空間站建成后，將成為中國空間科學和新技術研究實驗的重要基地，在軌運營10年以上。

中國載人航天工程第三步的空間站建設，初期將建造三個艙段，包括一個核心艙和兩個實驗艙，每個規(guī)模20多噸?；緲嬓蜑門字形，核心艙居中，實驗艙Ⅰ和實驗艙Ⅱ分別連接于兩側。

核心艙前端設兩個對接口，接納載人太空船對接和?？?；后端設后向對接口，用于貨運飛船?？垦a給。站上設氣閘艙用于太空人出艙，配置機械臂用于輔助對接、補給、出艙和科學實驗。

隨后，空間站運營期間，最多的時候，將有一艘貨運飛船、兩艘載人飛船。整個系統(tǒng)加起來將達90多噸。

中國空間站具備開展能力。在運營階段，將可以根據(jù)科學研究的需要增加新的艙段，擴展規(guī)模和應用能力。

空間站的一個核心艙和兩個實驗艙，將由大型運載火箭長征五號B發(fā)射；貨運飛船和載人飛船增加則由中型運載火箭長征七號發(fā)射。

中國載人航天工程辦公室負責人稱，自發(fā)布之日起，中國載人航天工程啟用新的標識，載人空間站及貨運飛船有關文件與宣傳文稿一律使用新的規(guī)范名稱和代號。

節(jié)能典范

中國空間站研發(fā)面臨很多技術上的挑戰(zhàn)，將以更先進的控制技術、能源技術、再生技術，將空間站打造成節(jié)能典范。

要為航天員的生活、工作、實驗提供很好的條件，保證滿足空間科學研究的需要，相應對空間站規(guī)模和性能提出要求。這就需要利用最新的科技成果，提高空間站對人的保障能力；掌握更好的控制技術，進一步提升空間站姿態(tài)穩(wěn)定度、微重力水平。

空間站要長期運營，需考慮經濟性問題，如何通過綠色、再生技術等，提高空間站物資循環(huán)利用率，減少地面補給需要，實現(xiàn)資源再利用，譬如，用廢水、尿液制造氧氣，對二氧化碳等人體廢棄物進行的再生去除等。

空間站還需要更大規(guī)模的供電能力。光電和太陽能在地面都有應用，空間上會更重視利用太陽能發(fā)電，進一步提高太陽電池發(fā)電效率，提高儲能電池效率及壽命、可靠性安全性。

文明進步

2022年空間站建好后，將隨即投入正常運營，開展科學研究和太空實驗，促進中國空間科學研究進入世界先進行列，為人類文明發(fā)展進步作出貢獻。考慮到當前需求和耗費等因素，中國不搞國際空間站這么大規(guī)模的空間站,考慮的規(guī)模是適度的，可以滿足重大科學研究項目的需要，而擴展能力的設計將使我們能根據(jù)科學前沿的發(fā)展需求，提供更為強大的支持能力。

中國空間站建設將瞄準掌握空間站建造技術，用與時代同步的技術，建造有中國特色、時代特征的空間站。中國的空間站也將為全球科學家提供科學研究和實驗機會，滿足最新最好的空間探索及空間資源利用等科研需要，使中國載人航天發(fā)展進入探索科學前沿、開發(fā)空間資源、造福人類社會的新階段。

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基本組成

中國空間站包括核心艙、實驗艙夢天、實驗艙問天、載人飛船（即已經命名的“神舟”號飛船）和貨運飛船（天舟一號飛船）五個模塊組成。各飛行器既是獨立的飛行器，具備獨立的飛行能力，又可以與核心艙組合成多種形態(tài)的空間組合體，在核心艙統(tǒng)一調度下協(xié)同工作，完成空間站承擔的各項任務。

核心艙

全長約18.1米，最大直徑約4.2米，發(fā)射質量20-22噸。核心艙模塊分為節(jié)點艙、生活控制艙和資源艙。

主要任務包括為航天員提供居住環(huán)境，支持航天員的長期在軌駐留，支持飛船和擴展模塊對接?？坎㈤_展少量的空間應用實驗，是空間站的管理和控制中心。

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。

實驗艙

全長均約14.4米，最大直徑均約4.2米，發(fā)射質量均約20-22噸。

空間站核心艙以組合體控制任務為主，實驗艙II以應用實驗任務為主，實驗艙I兼有二者功能。實驗艙I、II先后發(fā)射，具備獨立飛行功能，與核心艙對接后形成組合體，可開展長期在軌駐留的空間應用和新技術試驗，并對核心艙平臺功能予以備份和增強。

貨運飛船

最大直徑約3.35米，發(fā)射質量不大于13噸。貨運飛船是空間站的地面后勤保障系統(tǒng)。

主要任務，一是補給空間站的推進劑消耗，空氣泄漏，運送空間站維修和更換設備，延長空間站的在軌飛行壽命；二是運送航天員工作和生活用品，保障空間站航天員在軌中長期駐留和工作；三是運送空間科學實驗設備和用品，支持和保障空間站具備開展較大規(guī)模空間科學實驗與應用的條件。

貨運飛船命名為天舟貨運飛船，采用模塊化設計，具有全密封貨艙、半密封/半開放貨艙、全開放貨艙三種構型，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。

發(fā)射該飛船的是新研制的長征七號運載火箭。

2021年5月29日晚，我國在海南文昌航天發(fā)射場準時點火發(fā)射天舟二號貨運飛船。這是空間站貨物運輸系統(tǒng)的第一次應用性飛行。

航天員

中國的航天員都是從現(xiàn)役空軍飛行員中選拔，主要承擔航天器駕駛任務?？臻g站將開展太空科學實驗，除了良好的身體素質這個共性要求外，未來需要不同類型的航天員，尤其是工程師和科學家，這是未來選拔航天員的一個主要方向。

未來艙段

中國載人航天工程總設計師周建平介紹說，中國空間站未來還將單獨發(fā)射一個十幾噸的光學艙，與空間站保持共軌飛行狀態(tài)，并計劃在光學艙里架設一套口徑兩米的巡天望遠鏡（簡稱CSST），分辨率與哈勃相當，視場角是哈勃的300多倍。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。

雙重保障：報警系統(tǒng)和預警系統(tǒng)雙重保障

空間站建成后，航天員需要長期在軌執(zhí)行任務，所以在空間站內部特別設計了一套報警系統(tǒng)。聲光電的這種報警系統(tǒng)，如果真的是發(fā)生了故障，可以及時去通報航天員，然后就算航天員在休息，也可以通報航天員，然后進行處置。

除此之外，為了進一步保障航天員的安全，在地面系統(tǒng)也配置預警設備，對空間站進行實時監(jiān)測。有了報警系統(tǒng)和預警系統(tǒng)的雙重保障，這樣一來即便在太空中，航天員也能夠實現(xiàn)與地面人員同步的作息時間。

如果在軌發(fā)生了故障，我地面也可以及時進行處置。所以相當于這種地面和天上一體化的設計，最終保證目前的后續(xù)的航天員在軌可以達到這種同步的作息，不需要再有一個航天員專門不睡覺來進行值守，這個是可以實現(xiàn)的。

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空間實驗室

空間實驗室是開展空間試驗活動的載人航天飛行器，規(guī)模上小于空間站，是空間站的雛形?？臻g實驗室的主要任務是：突破并掌握飛行器空間交會對接及組合體控制技術；突破航天員中期駐留、飛行器長期在軌自主飛行、再生式生保和貨運飛船補加等關鍵技術；驗證天地往返運輸飛船的性能和功能；先期考核空間站建造相關關鍵技術。

中國的天宮一號是交會對接目標飛行器，天宮二號是為了載荷要求進行改裝，原本還有天宮三號，但研制隊伍通過優(yōu)化設計和挖潛，將天宮三號的試驗任務全部合并到了天宮二號上進行，這樣就節(jié)省了天宮三號和為天宮三號服務的飛船的成本，轉而直接發(fā)射空間站的試驗核心艙，以實現(xiàn)低成本、跨越式的發(fā)展。

天宮一號

“天宮一號”重約8.5噸，主要任務是作為交會對接目標，完成空間交會對接飛行試驗；保障航天員在軌短期駐留期間的工作和生活，并保證航天員安全；開展空間應用、航天醫(yī)學試驗、空間科學實驗和空間站技術試驗；初步建立能夠短期載人、長期無人獨立可靠運行的空間試驗平臺、為建造空間站積累經驗。

2011年9月29日21時16分03秒，天宮一號目標飛行器從酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心升空，設計壽命兩年，實際在軌四年半，超期服役并開展多項拓展技術試驗。2016年3月16日，天宮一號目標飛行器正式終止數(shù)據(jù)服務，全面完成了歷史使命。天宮一號在軌運行1630天，不但完成了既定使命任務，還超設計壽命飛行、超計劃開展多項拓展技術試驗，為空間站建設運營和載人航天成果應用推廣積累了重要經驗。

天宮二號

天宮二號與天宮一號目標飛行器相同，天宮二號空間實驗室的重量約為8.6噸，分為兩個艙。前艙為實驗艙，是全密封環(huán)境。后艙則是資源艙，主要內置推進系統(tǒng)、電源系統(tǒng)，以及保障動力和能源供應。

2019年7月19日晚，天宮二號返回地球。從2016年9月發(fā)射至此，它的運行天數(shù)，定格在“1036”這個數(shù)字上。天宮二號作為我國第一個真正意義上的空間實驗室，在接近三年的工作時間里都共搭載14項應用載荷，以及航天醫(yī)學實驗設備和在軌維修試驗設備，開展了60余項空間科學實驗和技術試驗。此外，天宮二號還與天舟一號貨運飛船配合，首次實現(xiàn)了我國航天器推進劑在軌補加任務，全面突破和掌握了相關技術，對后續(xù)空間站階段的推進劑補加進行了完整驗證，并使我國推進劑補加系統(tǒng)性能指標達到世界領先水平。

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價值意義

據(jù)了解，中國要把空間站建成開展大規(guī)模空間科學實驗與應用的太空實驗基地。張偉指出，“與前期任務相比，我國載人航天事業(yè)將更加開放，包括國際和國內兩個方面。與此同時，有望產出一大批重大科學成果，突破一大批核心關鍵技術，獲得無法估量的經濟和社會效益。例如，開展國際前沿的量子調控與光傳輸研究將有力促進世界量子通信技術的發(fā)展，甚至引發(fā)通信革命?！?

空間科學研究的應用前景十分廣闊。張偉分類介紹說，比如空間生物學研究應用方面，可以為培育優(yōu)良物種、探索疾病機理、研發(fā)生物藥物、改進人類健康而服務;微重力流體與燃燒研究應用方面，可以促進新型清潔能源開發(fā)、改善地球環(huán)境;空間材料研究應用方面，開展空間材料加工、先進材料制備等研究，探索和揭示材料物理和化學過程規(guī)律，可以改進地面材料加工與生產工藝，研發(fā)與生產先進材料，推動工業(yè)技術進步。

“大家可能不知道，日常生活中的方便面、耐克鞋氣墊都是從航天員的食物和穿戴用品中民用化而研制出來的，而先進超聲診斷與遠程醫(yī)療技術等更是空間科學研究給人類帶來的福音，國際空間站開發(fā)的靶向藥物輸送技術已經用于乳腺癌治療臨床試驗，預計將獲得廣泛應用?！睆垈ケ硎荆翱茖W發(fā)展、技術進步歸根到底是為了服務國家、造福民眾?！?/span>

中國空間站向世界開放，展現(xiàn)了中國航天越來越強大的實力。中國有著幾千年的“問天”夢。從1970年東方紅一號衛(wèi)星成功發(fā)射拉開中國探索宇宙奧秘的序幕，中國航天通過自力更生、自主創(chuàng)新，不斷打破國外技術的封鎖和壟斷，解決了一大批“卡脖子”的關鍵難題，大大縮小了與世界的差距。從神舟飛船載人遨游太空到“嫦娥”奔月探索未知，從北斗衛(wèi)星組網導航到“天宮二號”搭建中國“太空之家”，中國航天取得了一項項舉世矚目的成就，完成了眾多人類探索創(chuàng)舉。眾多國家申請參與中國空間站合作，充分印證了中國航天的實力，表明中國航天技術和經驗正在受到越來越多國家的認可。

中國空間站向世界開放，是促進人類和平利用太空的一次生動實踐。外太空是屬于全人類共同的財富，而不是個別國家或個人的私產；和平探索利用外太空是世界各國平等享有的權利。20世紀以來，人類寫下了宇宙探索的輝煌篇章。然而個別大國卻對他國航天事業(yè)一味持敵視態(tài)度，大搞技術壟斷，孤立乃至阻斷他國航天事業(yè)發(fā)展，甚至不惜將外太空軍事化，封鎖人類進一步探索外太空的夢想。世界多國參與中國空間站合作項目，是人類探索未知、延展視野的又一次全球合作行動。世界各國通過中國空間增進互信合作,將積累更多航天技術和經驗，推動人類航天事業(yè)達到新的高峰。

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中國空間站向世界開放，彰顯了太空治理中的中國責任與擔當。中國十分重視太空探索和航天科技創(chuàng)新，同時也愿同世界各國攜手合作，和平探索開發(fā)和利用太空。中國空間站向世界敞開合作大門，是歷史上此類項目首次向所有聯(lián)合國會員國開放，無論國家、組織還是私營實體、學術機構，均可平等參與，充分體現(xiàn)出中國以開放包容的心態(tài)與世界分享中國航天事業(yè)發(fā)展的經驗和技術，生動詮釋了中國航天合作的多邊主義理念。與此同時，中國空間站合作也充分關注了發(fā)展中國家需求，提供了眾多利用中國空間站開展應用實驗的機會，將有效幫助發(fā)展中國家跨越航天技術發(fā)展鴻溝，共同參與太空治理，實現(xiàn)太空和平開發(fā)利用。

建設和運營空間站是衡量一個國家經濟、科技和綜合國力的重要標志。在近地軌道建造和運營空間站，可以長期開展有人參與的、大規(guī)模的空間科學實驗和技術試驗，能夠極大地促進空間科學、生命科學等空間技術發(fā)展，輻射帶動相關領域技術創(chuàng)新。中國空間站的建造運營將為人類開展深空探索儲備技術、積累經驗，是中國為人類探索宇宙奧秘、和平利用外太空、推動構建人類命運共同體作出的積極貢獻。