我國空間站關(guān)鍵技術(shù)驗(yàn)證和空間站建造預(yù)計(jì)今明兩年全部完成

上星期，搭載空間站天和核心艙的長征五號(hào)B遙二運(yùn)載火箭，在我國文昌航天發(fā)射場(chǎng)發(fā)射升空。隨著天和核心艙與火箭成功分離，進(jìn)入預(yù)定軌道，之后太陽能帆板兩翼順利展開且工作正常，發(fā)射任務(wù)取得圓滿成功。

此次任務(wù)的成功，也標(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)。

盡管中國空間站的建造工作要晚于國際空間站，但中國空間站也具備后發(fā)優(yōu)勢(shì)，不僅功能毫不遜色于國際空間站，同時(shí)還針對(duì)國際空間站的經(jīng)驗(yàn)作出了大量改進(jìn)，使用多項(xiàng)全新的技術(shù)。預(yù)計(jì)中國空間站將在2022年底完成在軌建造，設(shè)計(jì)的在軌壽命不小于十年，可通過航天員的維護(hù)修理和載荷設(shè)備的更換延長在軌時(shí)間。

與此同時(shí)，目前唯一在軌的國際空間站已經(jīng)步入“壽命晚期”。盡管美國希望能延長國際空間站的使用時(shí)間，但隨著俄羅斯表現(xiàn)出退出國際空間站項(xiàng)目的意向，其前景將更為艱難。因此外媒對(duì)于中國空間站的建設(shè)表現(xiàn)出高度關(guān)注，有外媒還指出，建成后的中國空間站可能在未來成為唯一在軌空間站。

國際空間站“垂垂老矣”

目前唯一在軌的空間站只有國際空間站，這是由俄羅斯、美國、加拿大、歐洲及日本等國合作建設(shè)的，而中國則長期被禁止加入其中。因此中國的天和核心艙發(fā)射成功迅速吸引了外媒的關(guān)注。

美聯(lián)社、路透社等外媒第一時(shí)間報(bào)道了天和核心艙發(fā)射成功的消息，將此次發(fā)射成功視作是中國太空探索計(jì)劃的一個(gè)重大進(jìn)展，為中國建造大型永久性空間站規(guī)劃奠定了基礎(chǔ)。

外媒的報(bào)道還指出，其他國家很愿意參與中國空間站項(xiàng)目，歐洲國家和聯(lián)合國預(yù)計(jì)將在中國建成的空間站上開展實(shí)驗(yàn)合作。而美國航天局則先要得到國會(huì)的批準(zhǔn)才可能接觸中國空間站項(xiàng)目。

美國有線電視新聞網(wǎng)（CNN）等外媒也很自然地將中國空間站與國際空間站進(jìn)行了比較。外媒指出，由于國際空間站預(yù)計(jì)將在2024年后退役，因此屆時(shí)中國空間站可能將成為唯一在軌空間站。

而“垂垂老矣”的國際空間站，其未來依然撲朔迷離。CNN稱，美國國家航空航天局（NASA）有意把國際空間站沿用至2028年以后，為深空任務(wù)提供幫助，但這將需要美國與其他潛在用戶分?jǐn)偯磕?1億美元的運(yùn)營成本，無疑為其前景蒙上一層陰影。

美國海軍戰(zhàn)爭(zhēng)學(xué)院國家安全事務(wù)教授戴維·布巴赫（David Burbach）則認(rèn)為，商用化可能是國際空間站的一條出路，但理論上來講不太可能出現(xiàn)買家，這意味著國際空間站最終可能要被放棄，就像當(dāng)年的和平號(hào)空間站一樣。

但布巴赫同時(shí)指出，政治因素可能將很大程度上影響國際空間站的未來，由于未來的太空項(xiàng)目已經(jīng)很難指望美俄合作，美國也不太可能會(huì)在對(duì)華太空合作方面“軟化”，因此在中國建成自己的空間站后，美國恐怕不會(huì)放棄自己“在地球軌道上的永久存在”。

CNN還提到，在中國空間站建成并投入運(yùn)行后，中國將擁有自己的軌道空間實(shí)驗(yàn)室，而這是其他國家都不具備的。

而俄羅斯對(duì)于太空計(jì)劃的安排，更是令國際空間站的前景愈發(fā)艱難。俄羅斯國家航天公司總裁德米特里?羅戈津已經(jīng)證實(shí)，在國際空間站運(yùn)行20年后，俄羅斯將退出這個(gè)日漸老化的在軌科研站。

中國空間站預(yù)計(jì)今明兩年完成建造

隨著天和核心艙發(fā)射成功，中國載人航天三步走戰(zhàn)略的第三步，即空間站建造，也進(jìn)入了關(guān)鍵時(shí)期。

中國載人航天工程辦公室主任郝淳在接受@央視新聞 采訪時(shí)介紹，我國空間站建造分為空間站關(guān)鍵技術(shù)驗(yàn)證和空間站建造兩個(gè)階段實(shí)施，預(yù)計(jì)今明兩年全部完成。

這兩個(gè)階段各規(guī)劃了6次飛行任務(wù)，其中的關(guān)鍵技術(shù)驗(yàn)證階段的第一次任務(wù)，就是長征五號(hào)B首飛任務(wù)，已于去年圓滿成功。今年，還要實(shí)施關(guān)鍵技術(shù)驗(yàn)證階段的5次飛行任務(wù)。其中就包括此次天和核心艙的發(fā)射，以及未來將分別實(shí)施的天舟二號(hào)貨運(yùn)飛船和神舟十二號(hào)飛船的發(fā)射。

今年9月和10月，我國還將分別實(shí)施天舟三號(hào)貨運(yùn)飛船和神舟十三號(hào)載人飛船的飛行任務(wù)，其中神舟十三號(hào)載人飛船上將有3名航天員組成飛行乘組，將在軌駐留6個(gè)月，這也是今后航天員乘組在軌駐留時(shí)間的常態(tài)。

到2022年底，我國的空間站即將完成在軌建造，轉(zhuǎn)入后續(xù)的應(yīng)用與發(fā)展階段，空間站設(shè)計(jì)的在軌壽命不小于十年，通過航天員的維修維護(hù)和設(shè)備載荷的更換還可以延長空間站的在軌時(shí)間。

航天員飛行乘組積極備戰(zhàn)

空間站的建造任務(wù)已經(jīng)全面展開，航天員則是。據(jù)郝淳介紹，已經(jīng)選定的4個(gè)航天員飛行乘組正按照計(jì)劃，同步開展相關(guān)訓(xùn)練。

此前我國的兩批航天員在執(zhí)行任務(wù)時(shí)的身份主要為駕駛員，為了滿足空間站階段對(duì)航天員操作的要求，在第三批航天員的選拔中，豐富了航天員乘組的類型，增加了工程師、載荷專家兩類航天員。

郝淳表示，第三批18名航天員，其中包括一名女航天員，已經(jīng)開始訓(xùn)練。據(jù)載人航天辦介紹，后續(xù)還將根據(jù)任務(wù)情況，開展下一批次航天員的選拔。

在后續(xù)的選拔當(dāng)中，會(huì)擴(kuò)大候選航天員的選拔范圍，可能有更多的高等院校和科研院所，乃至其他有志于航天事業(yè)的科技人員，都有可能加入到航天員的隊(duì)伍。

關(guān)于航天員的太空任務(wù)及輪換問題，中國航天科技集團(tuán)五院總體設(shè)計(jì)部空間站總體研究室主任王為在接受@中國新聞網(wǎng) 采訪時(shí)表示，4個(gè)航天員乘組的在軌停留時(shí)間會(huì)有一個(gè)循序漸進(jìn)的過程，最終大概會(huì)停留半年左右。即上一個(gè)航天員乘組在太空待半年，下一組航天員上來、交接班形成輪換，實(shí)現(xiàn)連續(xù)的空間站駐留。

航天員在天上，一方面是會(huì)輔助開展相關(guān)的科學(xué)實(shí)驗(yàn)，包括自身在太空生活的相關(guān)實(shí)驗(yàn)研究。另一方面，航天員也會(huì)進(jìn)行出艙活動(dòng)，輔助空間站的相關(guān)建設(shè)工作。

王為還表示，有了空間站這個(gè)長期支持人員駐留的平臺(tái)，以后普通的老百姓就可以通過各種方式進(jìn)入太空。隨著以后太空旅游、商業(yè)航天的發(fā)展，大家可能有機(jī)會(huì)到空間站上住一住，看一看太空風(fēng)景。這也是我們從事載人航天的夢(mèng)想，能夠給大家提供一個(gè)“太空家園”。

中國空間站究竟長什么樣？

據(jù)中國載人航天工程總設(shè)計(jì)師周建平介紹，空間站基本構(gòu)型有3個(gè)艙段，包括1個(gè)核心艙和2個(gè)實(shí)驗(yàn)艙。每個(gè)艙都是20噸級(jí)，三艙組合體質(zhì)量約66噸。

空間站整體呈T字構(gòu)型，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)。其中，核心艙用來控制整個(gè)空間站組合體，兩個(gè)實(shí)驗(yàn)艙分別用于生物、材料、微重力流體、基礎(chǔ)物理等多方面的科學(xué)實(shí)驗(yàn)。

此次發(fā)射的核心艙全長16.6米，最大直徑4.2米，發(fā)射質(zhì)量22.5噸，可支持3名航天員長期在軌駐留，是我國目前研制的最大航天器。核心艙又包括節(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。

另外兩個(gè)實(shí)驗(yàn)艙分別以“問天”和“夢(mèng)天”命名。主要任務(wù)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)，也是航天員的工作生活場(chǎng)所和應(yīng)急避難場(chǎng)所。兩個(gè)實(shí)驗(yàn)艙還配備了航天員出艙活動(dòng)專用氣閘艙、小型機(jī)械臂、貨物專用氣閘艙等支持貨物、載荷自動(dòng)進(jìn)出艙，需要的時(shí)候，還可以執(zhí)行對(duì)整個(gè)空間站的管理和控制。

空間站也具備進(jìn)一步擴(kuò)展的條件。周建平介紹，，三個(gè)艙是基本構(gòu)型，實(shí)際上還可以發(fā)射第四個(gè)艙與之對(duì)接。把第四個(gè)艙做成進(jìn)一步可擴(kuò)展的，即再加上新的對(duì)接機(jī)構(gòu)或者停泊機(jī)構(gòu)以后，還可以發(fā)射第五艙、第六個(gè)艙跟它對(duì)接，我們做到180度，所以它這狀態(tài)構(gòu)型都是不斷變化的。

“而且我們也留了安裝載荷的掛點(diǎn)、平臺(tái)等，今后我們?nèi)ソㄔ欤粩嗟剡m應(yīng)新的科學(xué)需求，以及技術(shù)需求，這也是過去從來沒有過的。”周建平說。

中國空間站將使用多項(xiàng)新技術(shù)

中國的載人航天工程從開始就堅(jiān)持獨(dú)立自主發(fā)展，空間站無論從構(gòu)型、能源、保障還是在軌推進(jìn)技術(shù)上，都有突出的特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)。

據(jù)周建平介紹，能源是空間站運(yùn)行的關(guān)鍵，也是中國空間站重要的創(chuàng)新點(diǎn)。中國空間站的光伏系統(tǒng)具有30%多的光電轉(zhuǎn)化效率，比以前建造的空間站效率要高得多，所以中國空間站單位質(zhì)量對(duì)應(yīng)的供電能力，要比其他空間站的應(yīng)該要高得多。

獨(dú)特的再生生保技術(shù)也被首次應(yīng)用到空間站上。中國空間站上有冷凝管冷凝干燥組件，能夠把水汽收集起來，然后通過凈化裝置，很復(fù)雜的一套凈化裝置，把它處理成可供食用和制氧用的再生水。這種水的衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)非常高，人可以飲用。

空間站長期在軌運(yùn)行，需要?jiǎng)恿ν七M(jìn)、調(diào)整，而中國空間站則使用了獨(dú)創(chuàng)的電推進(jìn)系統(tǒng)。周建平說，我國采用的電推系統(tǒng)比沖高（比沖代表消耗單位推進(jìn)劑獲得的總沖量），相當(dāng)于常溫推進(jìn)劑的5倍，這意味著可以少消耗很多推進(jìn)劑。他表示，經(jīng)濟(jì)性將是中國空間站一個(gè)很突出的特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)。

此外，天和核心艙使用的柔性太陽翼，也是中國航天迄今為止最大最復(fù)雜的。這對(duì)“翅膀”單翼展開達(dá)12.6米，單翼面積67平方米，刷新了中國航天器的記錄，發(fā)電功率可達(dá)9千瓦；但同時(shí)，單塊電池片不到指甲蓋厚，如同紙片，展開前就像書本緊緊壓在收納箱里，厚度僅為剛性太陽翼的1/15。

中國空間站起步雖晚，但有后發(fā)優(yōu)勢(shì)

中國空間站的建設(shè)時(shí)間比國際空間站晚，體積也比國際空間站小一些，但中國空間站的技術(shù)具有后發(fā)優(yōu)勢(shì)。

據(jù)王為介紹，中國選擇規(guī)模適度的空間站，是充分借鑒國外發(fā)展經(jīng)驗(yàn)，但中國空間站使用的信息電子技術(shù)已實(shí)現(xiàn)更新?lián)Q代，軟件規(guī)模更大，更多功能不是通過硬件來實(shí)現(xiàn)，而是通過軟件、自動(dòng)化的手段去開展。

在空間站建造完成后，中國還會(huì)單獨(dú)發(fā)射“巡天”望遠(yuǎn)鏡，與空間站保持共軌飛行狀態(tài)。王為指出，“巡天”望遠(yuǎn)鏡采用的模式也是一種創(chuàng)新，飛行器和空間站長期共軌飛行，短期?？吭诳臻g站上進(jìn)行維修維護(hù)，實(shí)現(xiàn)推進(jìn)劑的補(bǔ)加和加油。如此一來，中國空間站類似于一個(gè)“太空母港”。和平號(hào)空間站和國際空間站目前還沒有這種模式。

在安全性和舒適性方面，中國空間站也充分借鑒了國際空間站的經(jīng)驗(yàn)。中國空間站系統(tǒng)總設(shè)計(jì)師楊宏在接受《中國航天報(bào)》采訪時(shí)介紹，失壓、失火等問題是空間站面臨的重大風(fēng)險(xiǎn)，研制團(tuán)隊(duì)對(duì)此做了大量功課，針對(duì)能想到的風(fēng)險(xiǎn)做了詳盡的預(yù)案。

楊宏表示，研制團(tuán)隊(duì)針對(duì)國際空間站出現(xiàn)的泄漏問題進(jìn)行了充分的舉一反三，中國空間站配備了一套撞擊打擊預(yù)防系統(tǒng)，能夠?qū)臻g碎片進(jìn)行定位感知，通過對(duì)空間站實(shí)施升軌或者降軌，對(duì)空間碎片進(jìn)行規(guī)避。

針對(duì)防失火問題，艙內(nèi)所有的材料都采用阻燃材料，對(duì)高壓用電也進(jìn)行了嚴(yán)格控制。如果發(fā)生重大險(xiǎn)情，航天員緊急撤離和快速撤離模式可立即啟動(dòng)，幫助航天員在5分鐘內(nèi)快速逃離危險(xiǎn)區(qū)。

在舒適性方面，中國空間站可滿足乘員輪換期間短期達(dá)6人的居住條件，并通過加隔振器的方式有效過濾掉了噪聲，使工作區(qū)的噪聲從71分貝降到了58分貝，睡眠區(qū)從58分貝降到了49分貝。對(duì)比國際空間站“工作區(qū)72分貝，睡眠區(qū)55分貝”的噪聲參數(shù)，楊宏對(duì)中國空間站的噪聲處理結(jié)果很滿意。

從航天大國邁向航天強(qiáng)國的重要標(biāo)志

1992年9月21日，中國載人航天工程明確了“三步走”的發(fā)展戰(zhàn)略。2020年5月，長征五號(hào)B運(yùn)載火箭的成功首飛，正式拉開我國載人航天工程第三步任務(wù)的序幕。而這一次的天和核心艙發(fā)射成功，則標(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)。

郝淳表示，中國的空間站完成了在軌建造，也標(biāo)志著我們國家航天技術(shù)發(fā)展到了一個(gè)新的高度，也是我們國家的航天，從航天大國邁向航天強(qiáng)國的一個(gè)重要標(biāo)志。利用我們國家的空間站，我們規(guī)劃了一大批比較前沿的，覆蓋空間科學(xué)、空間技術(shù)的各個(gè)領(lǐng)域的一大批空間科學(xué)研究的一些載荷。

“預(yù)計(jì)再通過我們空間的運(yùn)營將會(huì)產(chǎn)出一大批具有世界先進(jìn)水平的，有顯示度的空間科學(xué)的研究成果和技術(shù)應(yīng)用的成果?！焙麓菊f。

編輯：jq