中國的空間站什么樣？(關注)

2015年11月，中國航天科技集團公司在上海舉行的國際工業博覽會上首次對外展出機器人航天員。 　　龍 巍攝

　　在距離地球400公里的太空中，國際空間站內的兩名宇航員使用空間站的機械臂抓住了逐漸接近的“龍”飛船，最終使其“停泊”在空間站上。“龍”飛船是一艘美國貨運飛船，4月上旬這一趟太空行程，是為國際空間站補充物資，運來科學實驗材料。此時，與國際空間站對接的，除了兩艘美國飛船，還有俄羅斯的兩艘載人飛船和兩艘貨運飛船。

　　類似場景，未來也將出現在中國的空間站。隨著在軌工作1630天的天宮一號目標飛行器超期服役后完成使命，今年到明年，中國將實施載人航天工程空間實驗室任務。“天宮”由目標飛行器的角色“進化”到空間實驗室，標志著中國的“太空家園”——空間站建設拉開大幕。距離2020年前后建成中國自己的空間站的目標已越來越近。

　　神舟十一號飛船將和天宮二號空間實驗室太空對接，兩名航天員在太空待上30天

　　從上世紀90年代啟動的中國載人航天工程，確定了“三步走”的發展戰略，已實現第一步——發射無人和載人飛船，以及第二步第一階段——航天員出艙、飛船與空間艙交會對接。目前，載人航天工程進入第二步第二階段——短期有人照料的空間實驗室建設。

　　中國載人航天工程新聞發言人不久前表示，今年年中至明年上半年，載人航天工程空間實驗室任務就將實施。據這位發言人介紹，空間實驗室任務是我國載人航天“三步走”發展戰略的重要組成部分，標志著我國載人航天進入應用發展新階段，承前啟后，意義重大。

　　按計劃，今年第三季度將擇機發射天宮二號空間實驗室，第四季度發射神舟十一號飛船，并搭乘2名男航天員。神舟十一號飛船與天宮二號對接后，航天員將在太空駐留30天，是天宮一號時的兩倍，其間將進行較大規模的空間科學和應用試驗。明年上半年，在完成與神舟十一號飛船的交會對接和空間科學實驗后，天宮二號還將與貨運飛船進行對接，驗證貨物運輸和推進劑在軌補加等資源補給技術。

　　為了此次空間實驗室任務，研制了天宮二號空間實驗室、神舟十一號載人飛船和中國第一艘貨運飛船——天舟一號。發射空間實驗室和飛船用的是兩枚以往的長征二號F運載火箭，而發射貨運飛船的則是新研制的長征七號運載火箭。

　　值得一提的是，長征七號作為全新研制的運載火箭，是首個揭開神秘面紗的“數字火箭”。它采用全數字化手段完成研制，代表了中國近60年運載火箭研制的最高水平，是我國新一代中型運載火箭的基本型，可在此基礎上衍生出一系列運載火箭構型，實現我國運載火箭的升級換代。一旦投入使用，將大幅提升中國航天進出空間的能力。

　　未來中國的空間站建成后，長期有航天員待在太空，長征七號火箭將擔負起物資補給的“天地運輸”重要任務。為此，今年6月，長征七號火箭可能將單獨進行一次首飛試驗。

　　中國空間站整體呈T字構型，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

　　中國的空間站什么樣？中國載人航天工程總設計師周建平介紹說，中國計劃在2020年前后建成的空間站總體構型是三個艙段，一個核心艙，兩個實驗艙，每個艙都是20噸級，整體呈T字構型。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。

　　周建平認為，中國的空間站是可以進一步擴展的，根據空間科學研究和應用的需要，可以對接更多的艙段。空間站的研發，遵循了規模適度原則。這么大的工程，適度規模有利于控制工程的成本，重點突出載人航天的特色，突出發揮人在太空中的作用。

　　同時，建設空間站，意味著需要掌握大型空間設施的建造技術和運營管理技術，具備強大的維護維修升級能力。我國“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。

　　“一名航天員在艙內操作機械臂，一名航天員在艙外太空行走。無論是艙段轉位、大設備的移動，還是航天員自身的移動，都可以通過機械臂完成。”周建平說，“中國空間站設計有兩類機械臂，長度累計15米。人機配合，讓空間站建造維修成為可能。”

　　空間站建成后，將是航天員的“太空之家”，也是科學研究的“太空實驗室”。一流的太空實驗平臺，將為科學家們取得世界級的重大突破提供有力保障。

　　由于空間站資源十分寶貴，經過科學慎重遴選，空間站上將搭載安裝包括生物學、材料科學、基礎物理、微重力、流體、燃燒等十余大類的科學研究實驗設施。材料科學的實驗設施設備，能夠利用太空微重力環境制備新材料，研究材料的空間使用性能。未來很多研究，孕育在新材料的研發中，具有廣闊工業應用價值。

　　中國的空間站還有一個有雄心的計劃，未來會單獨發射一個十幾噸的光學艙，與空間站保持共軌飛行狀態。“計劃在光學艙里架設一套口徑兩米的巡天望遠鏡，分辨率與哈勃相當，視場角是哈勃的300多倍。如果在軌10年，可以對40%以上的天區，約17500平方度天區進行觀測。”周建平說。

　　這套望遠鏡，天區和波段覆蓋廣，像質好，將成為“宇宙之眼”，可以源源不斷地為科學家們研究宇宙學和天文學提供海量的科學數據，為中國科學家站在世界科學前列、做出重大原創性成果提供有力支撐。

　　周建平說，往太空運送物資的成本非常高，“進行物資循環利用并提高物資循環利用率，是世界載人航天關注的重大技術問題。”

　　為此，中國的空間站設計了完整的可再生生命保障系統。航天員呼出的水蒸氣會通過冷凝水的方式回收，排泄的尿液也會回收凈化，重新作為飲用水和生活用水使用。電解制氧時產生的氫氣與航天員呼出的二氧化碳，將通過化學反應重新生成氧氣，這也降低了氧氣的補給需求。

　　空間站如此龐大的系統，需要強有力的電力保障。空間站的電源系統包含兩對“翅膀”——單翼翼展約30米的柔性太陽翼。這個系統能夠為空間站提供可靠、充足的不間斷供電。此外，空間站將采用電推進技術作為空間站軌道維持的動力裝置，這將顯著降低空間站運行期間的推進劑補給需求。

　　空間站未來需要不同類型的航天員，尤其是工程師和科學家，選拔對象將不僅僅限于飛行員

　　中國的空間站建成之時，國際空間站將達到壽命末期。國際上一直在討論，未來的某一段時期內，太空中可能只有中國的空間站在進行工作。

　　國際宇航聯空間運輸委員會秘書長、中國航天科工集團公司二院二部研究員楊宇光介紹說，國際空間站原計劃2020年離軌，現已確認延壽到2024年，部分國家希望延到2028年，但還未達成一致。新的空間站的建設，目前也沒有新的計劃，只有一些非正式、非官方認可的建議和方案。

　　中國的空間站目前雖然是獨立建造，沒有國際合作伙伴，但中國航天一向歡迎國際合作。楊宇光說，中國空間站上的對接口設計為可以對接其他國家的空間站艙段。同時也在國際上提出了四個級別的合作，包括聯合試驗、外國航天員來訪、外國飛船來訪和外國艙段。

　　楊宇光認為，國際空間站為人類太空事業作出了巨大的貢獻，它的可擴展設計、兩自由度太陽翼等技術特點都值得學習。中國的空間站則具備后發優勢，可以綜合當代最新的科學技術，建設得更為先進，能力更強。中國空間站的規模大約為更早的和平號空間站的一半，60噸級也小于國際空間站的400噸級，這是根據中國對空間領域的發展需求確定的，不需要單方面追求規模。而且，由于技術的進步，可以比過去類似規模的空間站完成更多的太空試驗。

　　國際空間站的宇航員角色多樣，選拔對象也不僅僅限于飛行員。這也將是中國空間站未來的一個方向。

　　目前，我國的航天員都是從現役空軍飛行員中選拔，主要承擔航天器駕駛任務。空間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。

　　周建平說，一類是能夠管理維護維修航天器的飛行工程師。設備出了故障能夠修理，新技術出來后能夠給航天器升級。這就需要從有相關教育背景和工作經歷的人中選拔，經過大量訓練，成為航天員。

　　另一類是優秀科學家，到了太空后，觀察實驗現象、分析結果、調整方案、設計新的實驗方案，都需要科學家來完成。根據空間站的實驗項目，選擇相關專業背景的科學家進行訓練，也是未來航天員選拔一個主要方向。