太空又添新成员，“天宫二号”来报到

尹怀勤

“地球是人类的摇篮，但人类不会永远待在摇篮里。”这是现代宇宙航行学的奠基人——“航天之父”康斯坦丁·齐奥尔科夫斯基的名言。对于地球摇篮之外空间的探索，科学家们历年来做出了无数的努力，中国科学家也不例外。这不，在即将到来的9月，中国航空又为太空带去新成员——“天宫二号”，其将成为我国首个真正意义上的空间实验室，也是献给中国航天事业创建60周年的最好礼物！

第一步：载人飞船

中国载人航天计划“三步走”

早在1992年，我国就确立了以建立空间站为目标的载人航天计划，即“921工程”。这一计划分“三步走”。

目标是能够把航天员送到太空，正常运行若干天，并成功返回地球。大家都知道，这一任务早已完成。

第二步：空间实验室

这个阶段要解决航天器在近地轨道上的交会对接、组装、补给以及循环利用等技术。这些技术关系到空间站的组装、航天员在空间站的生存等关键问题。“天宫一号”就是我国在第二步计划中为了解决交会对接问题而发射的一个目标飞行器。

“天宫一号”的实践表明，通过对接它可以被改造成一个短期有人照料的空间实验室。对接技术成熟之后，就可以发射真正的空间实验室“天宫二号”了，目标是建成我国正式的空间实验室大系统。

第三步：建设空间站

空间站是可以允许若干个航天员同时长期驻守的太空作业区，每个舱段重达20吨以上。发射这样重的物体需要使用新型长征火箭——“长征五号”B大型火箭，由于火箭直径较大，无法通过铁路运输，所以用海路由天津大火箭基地运往新建成的海南文昌航天发射中心发射。同时，海南航天发射场靠近赤道，可较多利用地球部分自转速度，有利于增强火箭的运载能力。此外，发射场毗邻大海，火箭射向宽，航区和残骸落区安全性好。

完美演绎“空中飞吻”

此前，我国已经在2011年9月成功发射了“天宫一号”目标飞行器，之后顺利完成了一艘无人和两艘有人的神舟飞船与“天宫一号”的自动交会对接和手控交会对接试验。根据预测，“天宫一号”的飞行轨道将在今后数月内逐步降低，并最终再入大气层烧毁。“天宫一号”之后，“天宫二号”将继续上演“空中飞吻”。

“天宫二号”与“天宫一号”在外观上基本相同，大小也一致，由此读者不难想象“天宫二号”的形状。将“天宫二号”送上太空的是“长征二号”F运载火箭，从酒泉卫星发射中心起飞，而载有2名航天员的“神舟十一号”飞船与“天宫二号”则将上演“空中飞吻”。

此前有提到，“天宫二号”才是我国第一个真正意义上的空间实验室。它的任务是开展地球科学、生命科学、空间应用、航天医学和基础物理实验等一系列研究。“天宫二号”自身的质量虽然与“天宫一号”相当，但是所携载荷发生了很大变化，增加了多项技术实验，在应用上有许多不同的功能，很多为空间站建设研发的新型设备，在今年的任务中都将进行测试。

此外，“天宫二号”上不仅增添了推进剂补给设备，还安装了机械臂。后者的作用，是便于安排一些小机器人开展舱外维修，这样可以大大节省航天员的体力消耗。还有首次进入太空的空间冷原子钟，可以将航天器自主守时精度提高两个数量级，大幅提高导航定位精度。这些实验具有很高的科学研究价值，未来有可能推动我国航天新技术的发展。

“天宫二号”将解决具有一定规模的空间应用问题，2名航天员将完成长达30天的在轨驻留（此前由神舟十号创造的纪录为15天）。采用物理化学再生生保的方式，就是把人产生的水、尿进行物理化学的处理，让它循环再生，保障航天员的航天生活。而在这一技术得到验证之后，下一步还将对航天员未来在空间站长期驻留的技术展开研究，其难度也会大大提高。

“天宫二号”在进一步验证航天员在轨驻留技术、验证推进剂在轨补加技术、开展大量科学和应用实验的同时，还将携带国际首个专用的高灵敏度伽马射线暴偏振测量仪器。这项中国-瑞士合作开展的伽马暴偏振探测项目是中国空间天文“黑洞探针”计划的组成部分，计划以黑洞等极端天体作为恒星和星系演化的探针，力求理解宇宙极端物理过程和规律，解答宇宙组成和演化。

空中运货，“天舟一号”来了

“天宫二号”任务中还有一大亮点，就是将对接一艘“天舟一号”货运飞船，这是我国自主研发的第一艘货运飞船，也是我国第一次实现货运飞船与空间实验室的对接。

在以后的空间站建造和运营中，货运飞船担负着重要的任务。从外形上看，“天舟一号”与“天宫一号”较为相象，但功能却有很大不同。“天舟一号”由前面的货物舱和后面的推进舱构成，这是其最主要的两大部分，发射质量为13吨左右，上行货物运输质量大于6.5吨，下行运力为6吨左右。之所以有下行货物的需求，是因为实验室尤其是未来的空间站在长期运营过程中会产生垃圾，这些废弃物需要飞船携带返回，最终在大气层中销毁。

届时仍将由“长征七号”运载火箭执行发射任务。“长征七号”运载火箭，总长53.1米，采用两级半构型，以液氧煤油为推进剂，起飞质量约594吨，起飞推力730吨，近地轨道运载能力为13.5吨，未来它将逐步取代现役的“长征二号”“长征三号”和“长征四号”运载火箭，成为我国主力运载火箭之一。此类运载火箭托举的不仅仅是航天飞船，更是中国的航天梦。

遨游太空，或许不是梦

在我国载人航天工程规划中，最大的目标，是2020年前后建成一座质量超过90吨的轨道建筑，它至少包括1个核心舱、2个科学实验舱，呈现“两室一厅”结构，核心舱的5个对接口可以对接1艘货运飞船、2艘载人飞船，最后留有2个对接口备用。另有1个供航天员出舱活动的出舱口，即站上设装的气闸舱用于航天员出舱进行太空行走，还配置机械臂用于辅助对接、补给、出舱和科学实验。设计寿命为10年以上，长期驻留3人，以进行较大规模的空间作业。

空间站建好后，将随即开展科学研究和太空实验，促进中国空间科学研究进入世界先进行列，为我国经济发展和人类文明进步作出贡献。鉴于16国共同建成的国际空间站延期使用的最后期限为2025年，而中国空间站将在轨运行至少10年，故而国外媒体预言：“在国际空间站坠落后，下一个轨道空间站将属于中国，这是完全可能的。中国或许是世界上唯一既有能力又有热情去入驻太空的国家。”未来我国空间站建成之后，要在太空干些大事的同时，也可能开展太空旅游，普通人亦可入住太空家园，亲身体验诱人的太空生活。