中国航天开启空间站时代

火箭呼啸而去、飞船摇曳而落，瑰丽地球和深邃太空之间的一去一回，勾勒出一幕人类探索宇宙的壮丽图景，也开启了中国一个新的航天时代——空间站时代。

椰风碧海，巨箭耸立；驯火牧天，撼山动地。看！长征火箭再度出征，中国航天以奋进的姿态走到一个新的历史坐标。

这一幕，似曾相识。几个月前，长征五号遥三运载火箭成功飞天，“胖五”再度叩响太空之门。

这一幕，又倍感新鲜。长征五号B遥一运载火箭（下称“长征五号B运载火箭”）接过“哥哥”的“接力棒”，带上“新乘客”——新一代载人飞船试验船（下称“新飞船”）再度出征，以探索太空的勇者姿态，扶摇直上九天。

这一飞，标志着中国空间站阶段飞行任务首战告捷；这一飞，拉开了我国载人航天工程“第三步”任务的序幕。这是中国航天的一小步，也是建成未来空间站的一大步，中国航天正阔步向前，开启空间站时代。

长征五号B运载火箭发射成功（图/新华视点官方微博）

长征五号B开启问天新征程

长征五号B运载火箭由中国航天科技集团有限公司一院抓总研制，于5月5日在文昌航天发射场成功首飞，把近22吨重的新飞船送入太空。这是中国乃至亚洲火箭首次发射超过20吨重的航天器，进一步奠定了长征五号系列火箭运载能力在世界现役火箭第一梯队中的地位。

“胖五”家族再添新成员

此次首秀的长征五号B运载火箭——“胖五B”，与2019年底“王者归来”的长征五号运载火箭——“胖五”相比有何不同，对中国航天又有何重大意义？

“胖五”哥俩使命不同

长征五号B运载火箭是在长征五号运载火箭的基础上研制而成的，后者于2016年首飞，迄今已经发射过三次。

“长征五号运载火箭与长征五号B运载火箭在立项之初就确定为两种最基本的构型，在后续很多大型试验中，两种状态都是一并考虑的，它们属于兄弟俩。”长征五号运载火箭副总指挥曲以广说。

长征五号运载火箭与长征五号B运载火箭同属长征五号系列火箭，共享5米大直径箭体结构、大推力液氧液氢发动机技术、大推力液氧煤油发动机技术等关键技术，但在设计方面也有很多不同。

长征五号B运载火箭被称为中国第一个“一级半”火箭。“一级半”是指在火箭的一级上捆绑四个助推器，助推器即“半级”。而长征五号运载火箭由一级、二级和助推器组成，是“二级半”。

从外观上看，长征五号运载火箭整流罩长约12.3米，而长征五号B运载火箭整流罩达到20.5米，是中国最大的火箭整流罩。

缩减一级，长征五号B运载火箭比长征五号运载火箭矮了3米，但更重要的差别是用途。

多一级的长征五号运载火箭擅于跑长途，“乘客”目的地包括3.6万公里的地球同步轨道、38万公里外的月球以及更远的火星。长征五号B运载火箭则运送目标距离更近的航天器，主要用于发射近地轨道大型卫星及飞船，这里是我国空间站建设的主战场，后续空间站核心舱等主要舱段，都由长征五号B运载火箭送上天。

即便少了一级，长征五号B运载火箭在专门向近地轨道送货的长征系列火箭中，力气仍然是最大的，一次能送超过22吨的东西，相当于10多辆小轿车的重量，这个“力度”也让我国发射较大规模的航天器成为可能。比如空间站的各个舱段重量超过20吨，只有长征五号B运载火箭能够发射。

放置在水平测试厂房的长征五号B运载火箭助推器（吴敬博 摄）

因此，长征五号B运载火箭被称作中国空间站的“专属列车”，其意义之重大可见一斑。

“胖五B”工作条件更严酷

长征五号B运载火箭只用“一级半”就能把重磅航天器送上天，得益于采用氢氧推进剂的芯一级和采用液氧煤油推进剂的助推器的合理搭配。而芯一级的两台大推力氢氧发动机，从地面点火一直工作到把航天器送入轨道，要“打全场”，责任重大。

氢氧发动机的比冲（用于衡量发动机性能，可以理解为汽车的“百公里油耗”）傲视群雄，但其研制难度也极高。长征五号B运载火箭所承担任务的特殊性，对芯一级的大推力氢氧发动机提出了更高的要求。

载人空间站工程的交会对接等任务好比在数百公里高的太空“穿针引线”，时间不能有丝毫误差，否则可能失之交臂，导致耗费更大的代价调整轨道。这要求运载火箭必须严格按照精准的时间发射，达到分秒不差，也就是所谓的“零窗口”发射。

对氢氧发动机来说，要实现“零窗口”发射，必须确保发射前各项工作环环相扣、步步流畅，一点时间都不能耽误。如发射前要预先把发动机的温度降得很低，即“预冷”，以防止零下250多摄氏度的液氢和零下180多摄氏度的液氧推进剂进入发动机后发生意外。在长征五号运载火箭首飞时，就曾因为发动机预冷不顺利而推迟发射时间。

同时，长征五号B运载火箭比长征五号运载火箭更轻，但起飞推力与长征五号运载火箭相同。用同样的力气向上提更轻的东西，加速度自然更快。而在助推器分离后，火箭加速度又瞬间降到最低。

“就像深海鱼突然跳到喜马拉雅山上，巨大的压力变化会使鱼瞬间爆裂”，中国航天科技集团有限公司六院长征五号运载火箭副总设计师王维彬说，发动机的入口面对过山车一样大起大落的压力，给发动机的稳定、可靠工作带来巨大挑战。

氢氧发动机研制队伍通过大量的研究改进与试验验证，将这些难点逐一攻克，进一步提高了发动机工作的可靠性与稳定性，确保发动机发射前不会“发烧”、按时完成预冷等工作，飞行时扛住巨大压力，平稳运行。

“在地面设备方面，我们通过采用远程调节的方式，保证了发动机预冷等发射前环节的安全、顺利推进。”中国航天科技集团有限公司一院长五火箭副总设计师贺建华介绍。

采取大推力直接入轨

除了零窗口和过山车一样的压力，一级精准入轨也是一个巨大的挑战。采用多级火箭执行发射任务时，都是用推力很小的末级火箭将卫星送到预定轨道，再辅以推力更小的姿态控制发动机，更容易在航天器入轨前对位置与姿态进行微调，从而确保精确入轨。

而只有一级半的长征五号B运载火箭要用两台大推力氢氧发动机直接运送载荷入轨，就像用大刀刻“微雕”，力道极难掌握，给精准入轨带来了巨大挑战。

同时，大推力氢氧发动机关机后，还会产生“后效”，就如同燃气灶关闭后的“余火”，也会对入轨精度造成影响。这需要确保发动机燃烧稳定，并在发动机研制时就尽可能算出“后效”的预测值，控制系统也必须将所有可能产生的误差考虑进去。

科研人员正在确认长征五号B运载火箭助推器状态（吴敬博 摄）

中国航天科技集团有限公司一院长征五号运载火箭副总设计师李学锋介绍，针对发动机“后效”等不确定因素，研制团队用随机“打靶”的方法，模拟出上万种情况，以验证控制系统设计的可靠性。“打靶”实验证明，即便预测的“后效”与实际情况有所出入，控制系统也能确保火箭精确入轨。

而控制系统研制队伍早在长征五号系列火箭研制之初，就统筹考虑了长征五号运载火箭和长征五号B运载火箭的任务特点。控制系统的硬件可以通用，已实现产品化；软件也无需大改，就能适应两者不同的飞行任务。

在火箭总体弹道设计上，科研人员也充分考虑了发动机“后效”的影响，基于发动机校准试车的实际数据进行计算，进一步优化了设计方案。

多项瘦身举措收益可观

一眼看过去，长征五号B运载火箭与之前的三发长征五号运载火箭似乎没有太大区别，但当深入了解后，才发现经过多次技术改进，“胖五”也在不断地成长。

值得关注的是，上海航天技术研究院承担了长征五号B运载火箭4个助推器以及外部安全系统、芯级配套电池等研制，提供90%的起飞推力。其中，4个巨大的助推器经历了一段不为人知的“瘦身”历程。

“胖五”家族助推模块的头锥由于飞行动力的需求，它和长征火箭家族中的其他兄弟姐妹们有所不同，从侧面看上去呈现出一个三角形状，从正面看上去就像一个萌萌的“小企鹅”嘟着嘴。

长征五号B运载火箭助推结构系统设计师林连镔介绍，由于长征五号系列火箭采用了前捆绑点主传力的结构，在助推器头锥的前捆绑点处受到高达300多吨的偏置集中力。为了有效扩散和支撑如此大的偏置集中力，增强与前捆绑点处相连的偏置集中力承载结构，在看似“小企鹅”的斜头锥里运用了增强强度的承力结构，但是由于它的放射性结构，“小企鹅”的体重一直居高不下，也使该结构占到整个头锥重量的60%以上，经设计师团队分析，此处减重空间最大。

上海航天技术研究院研制团队通过“拓扑优化技术”对头锥传力路径进行优化，基于拓扑优化结果对捆绑点下方集中承载和扩散结构开展工程化减重优化设计——将原头锥捆绑点下方“多层放射筋壁板+主承力桁条”的多层结构串联的集中力承载扩散结构，优化为结构更加连续、承载效率更高的“主承力桁条+主承力厚板”的新型并联共承力形式，实现头锥结构减重约12%，近150千克。

同时，设计师还从内部挖潜。长征五号B运载火箭助推动力系统副主任设计师李会萍介绍，根据前几发长征五号运载火箭的飞行实际，煤油箱的增压气瓶余量较大，经过讨论和分析验证，在长征五号B运载火箭每个助推器中都减少了1个气瓶，至少减重23千克。此外，取消后处理管路之后，每个助推器至少减重16千克。

让中国航天拥有更大舞台

长征五号B运载火箭是为我国载人空间站工程研制的，它的首飞对后续空间站建造来说至关重要。

长征五号运载火箭系统总指挥王珏介绍，从立项到首飞，长征五号B运载火箭经历了近10年的研制历程。2011年11月，长征五号B运载火箭正式批复立项，承担发射空间站舱段的任务。2012年1月，长征五号B运载火箭方案通过评审，转入初样研制阶段。2018年11月，长征五号B运载火箭转入试样研制阶段。2020年1月19日，长征五号B运载火箭顺利通过出厂评审。

静待发射的长征五号B运载火箭（图/央视军事官方微博）

“作为专门为载人航天工程空间站建设而研制的一型新型运载火箭，长征五号B运载火箭的首飞成功，标志着空间站工程建设进入了实质阶段。”王珏介绍说。

自长征一号火箭将东方红一号卫星送入太空以来，中国人进入太空的能力已经实现多次跨越，长征五号B运载火箭的近地轨道运载能力大于22吨，可以将接近于3个“天宫一号”重量的空间站舱段送入太空。从长征一号到长征五号B运载火箭，从173千克到22吨，“长征五号B火箭的成功首飞让中国航天拥有了更大的表现舞台。”中国运载火箭技术研究院院长王小军说。

长征五号系列运载火箭作为未来中国载人航天工程空间站建设以及月球探测、火星探测等深空探测任务的主力运载火箭，无疑将在建设航天强国之路上，承担更加光荣而艰巨的使命。

据悉，长征五号系列运载火箭今年共计划执行三次发射任务。除了长征五号B运载火箭首飞外，下半年长征五号运载火箭将发射我国首个火星探测器。年底前，长征五号运载火箭还将发射嫦娥五号月球探测器，计划对月球表面采样后返回。

“面对后续重大工程多、发射密度高等情况，不管条件如何变化，我们自力更生、艰苦奋斗的志气不能丢。只有不畏艰险、埋头苦干，才能让探索太空的脚步走得更稳更远。”长征五号系列运载火箭第一总指挥、中国运载火箭技术研究院党委书记李明华说。

新飞船逐梦天宫

三朵红白相间的巨大“伞花”在回收着陆场上空绽放，近7吨重的返回舱仿佛按下了慢放键，缓缓摇曳着向地面降落。返回舱离地面越来越近，6个气囊打开，落地缓冲、平稳着陆。

伴随长征五号B运载火箭首飞成功，新飞船也进入人们的视线。5月8日，返回舱平稳着陆，新飞船成功返回，未来这款航天员的新“座驾”将成为中国航天大家庭的重要成员。

载人登月、深空载人探测的新座驾

新飞船是我国全面升级的天地往返交通工具，由中国航天科技集团有限公司五院自主研制。

自1999年神舟一号发射到2016年神舟十一号邀游太空，神舟飞船已经成功完成15次飞行，先后将11名航天员顺利送入太空，并安全返回。

当中国人将目光投向月球和更遥远的深空后，神舟飞船已经无法满足更宏大的梦想。

相比神舟飞船，新飞船可以飞得更远。可送航天员往返离地球近400公里的空间站，还能实现38万公里外的载人登月，甚至去更远的星球探险。

据中国航天科技集团有限公司五院介绍，新飞船不是替代关系，而是互为补充，可以根据任务需求个性化选择。

神舟飞船解决的是航天员顺利进入太空，并安全返回地面的难题，而新飞船解决的是如何更安全、更舒适、更智能、更经济地进入太空，开展更远距离深空探测的难题。

不仅能载人，还能从事货运，新飞船是一型“客货两用”飞船。与目前我国唯一一型货运飞船天舟一号相比，新飞船全面升级，能够从近地空间站下行运输货物。

新飞船的概念可追溯至2015年。当年，瞄准空间站运营、载人月球探测等需求，中国航天科技集团有限公司五院论证提出研制新飞船开展高速再入飞行试验的方案。

从2017年1月到2019年12月，工程师们完成了方案设计、产品研制、整船总装、综合测试、大型试验，突破了大量关键技术。

图/搜狐网

5月8日，返回舱平稳着陆，新飞船成功返回（图/新华视点官方微博）

改为大“两居室”

新飞船个头很大，有近9米长，最大直径约4.5米，体重超过20吨，与神舟飞船相比，直径增大了60%、吨位提升了175%，“内存”容量增加了140%。未来新飞船在执行近地轨道任务时，可以一次运送6至7名航天员。

从外观上看，新飞船有着流畅的倒锥形钝头体气动外形。

据介绍，倒锥形空气升力更大，能在以接近第二宇宙速度高速返回时依靠空气阻力减速，更加平稳、精准地降落。

与神舟飞船三舱结构不同，新飞船是“两居室”，一个是返回舱，是整船的指令中心，也是航天员生活起居的地方；另一个是服务舱，是整船能源与动力中心。

“两居室”的结构使飞船更灵活，可重复利用的部分也更多。新飞船只安装环控生保、人机交互等直接关系到航天员生命安全和飞船操控的相关设备，为“驾驶室”腾出了大量空间，也最大限度地避免了大量设备和航天员共处一室的安全隐患。

设备不占空间，人在里面也就有了更大活动空间。飞船的“驾驶室”比神舟飞船大了1倍，可分为工作区、娱乐区、餐饮区以及卫生区，为航天员提供了更舒适的乘坐环境。

舱内还配置了生活娱乐大屏，供航天员休闲娱乐；穿戴式显示仪表可以让航天员时刻了解新飞船的健康状况。

“飞船大脑”独立控制飞行

新飞船的“大脑”——制导导航与控制系统很棒，极大地提高了飞船的自主运行能力、在轨生存能力和应用潜力，并降低了维护运营成本，对我国后续深空探测和载人航天的发展具有十分重大的意义。

飞船入轨后，其“大脑”可以不依赖地面，独立控制飞船飞行。它不仅能随时知道飞船现在处在什么位置，而且还知道将要去哪里、走哪条路能更快地到达目的地。

新飞船还具备了全自主连续变道能力。自主变道与全自主连续变道有什么不同呢？自主变道实现的是自主去往一个目的地，全自主连续变道实现的是在去往一个最终目的地的过程中，可智能途经若干个中间目的地。采用这种技术后，大大简化了飞船轨道控制的流程，减轻了地面飞行控制人员的工作量。

新飞船还能给自己“看病”。在飞行过程中它实时关注着自己的“健康”，一旦出现问题，飞船就能通过系统智能的算法给自己“诊病”，包括找到病灶并临时或长久剔除病灶。它还具有重构功能，即通过身体各部分功能的优化再组合来分担故障部位所承担的工作，从而确保机体整体功能的正常，这也大幅简化了地面飞控支持保障工作。

“内衣”可重复用

目前，世界上所有已投入使用的载人飞船都是一次性使用的，因为不能像航天飞机重复使用，所以成本很高。为了降低进入太空的成本，未来载人飞船的一个重要发展趋势就是可重复使用。

新飞船的返回舱是可重复使用的。它采用金属结构与防热结构分开的设计方式，返回后只需要更换防热结构即可，金属结构和舱内设备能重复使用。例如，星敏感器、计算机等一些高价值的设备，原先都是放在服务舱里的，落入大气层时会被烧毁。现在，经过优化设计，把它们由服务舱调整至返回舱安装，这样就可以随返回舱返回地面后进行回收利用。在返回舱外包覆我国自主研制的新型轻质防热结构，执行完任务后只需更换轻质防热结构，并经过规范严格的检测，就可以再次执行载人航天飞行任务了。

对接机构也很“金贵”，为此，工程师用与防热结构一样的材料给飞船设计了一顶“帽子”。飞船与其他飞行器对接时就把“帽子”掀开，露出里面的对接机构，等返回地球的时候再把“帽子”戴上，以保护里面的设备再入大气层时不被烧坏，从而可以继续使用。这样的设计可以比“神舟”返回舱回收更多的高级设备。

东风着陆场工作人员进行返回舱舱体状态检查（图/新华社）

新飞船试验船返回舱顺利运抵中国空间技术研究院（图/中国航天科技集团官网）

换句话说，新飞船返回舱每次返回后，只需要更换“外衣”就行，相当于“内衣”的金属结构舱可重复使用。

返回时更安全

新飞船上天后，陆续完成了七次自主变轨，从距离地面几百公里的小椭圆轨道变成了距离地面几千公里的大椭圆轨道，这是以前没有过的。抵达大椭圆轨道后，新飞船还进行了调姿、返回制动、返回舱服务舱分离等关键步骤，对新飞船再入返回技术进行全面验证。最后，它以接近第二宇宙速度的9公里/秒速度返回，以对气动外形、防热和群伞等技术进行验证。

因为是超级“大船”，所以新飞船的返回舱在返回时首次采用了群伞气动减速和气囊着陆缓冲技术，它可将重约6吨的返回舱速度由近200米/秒平稳减速至零。与国外目前在研的“猎户座”“载人龙”和“星际航船”飞船的返回舱相比，我国在回收重量和开伞动压等关键技术指标方面已达到国外同等水平。

新飞船在返回时不像神舟飞船那样，靠一具引导伞、一具加速伞、一具牵顶伞和一具主伞来减速，而是采用了由两具减速伞和三具主伞组成的“群伞减速”回收方案，并在备份上进行了科学设计。这样即使是在一具减速伞或主伞失效时，也能保证舱体减速着陆，所以更安全。这三具主伞，每一具都与神舟飞船的降落伞面积相当，面积之和相当于五六个标准的篮球场大小。

另外，返回舱落地前，不像神舟返回舱那样使用缓冲发动机减速，而是使用6个充气气囊帮助舱体平稳“软着陆”，可以最大程度地保证返回舱的安全和完整回收。这6个大型缓冲气囊均安装在飞船底部，有序排列在返回舱底部一周，每个缓冲气囊充满气后相当于一个卡车轮胎大小，是飞船自带的大气垫，以确保船舱的底部着陆和未来航天员乘坐体验良好。

中国空间技术研究院北京空间机电研究所专家黄伟介绍，针对新飞船的特点，研究人员经多方案比较选择了气囊。气囊的优势主要在于：可重复使用，适应更复杂地形，落水还起到漂浮作用，能缓冲水平速度，着陆稳定性好。但相对神舟飞船所用的着陆反推形式，气囊的缓冲行程固定，而缓冲发动机可以设置不同启动高度，且气囊的控制精度更难以保证。所以说它们各有优势，但针对新飞船，用气囊更合适。

揭秘中国空间站

20世纪90年代，我国制定了载人航天“三步走”发展战略：一是发射载人飞船，建成初步配套的试验性载人飞船工程，开展空间应用试验；二是多人多天飞行、航天员出舱，实现飞船与空间舱的交会对接，并发射短期有人照料的空间实验室；三是建造空间站，解决有较大规模的长期有人照料的空间应用问题。

如今，太空家园的梦想正一步步走向现实。长征五号B运载火箭首飞任务取得圆满成功，标志着空间站阶段飞行任务首战告捷，期盼已久的中国空间站建造大幕终于拉开。

三室两厅还带储藏间

中国空间站的名字颇具中国特色，命名为“天宫”，一般情况下驻留3人，在航天员轮换时最多可达6人，建成后将成为我国长期在轨稳定运行的国家太空实验室。

对于中国空间站的结构，中国航天科技集团有限公司五院空间站系统副总设计师朱光辰曾形象地比喻：“如果神舟飞船是一辆轿车，那么天宫一号和天宫二号相当于是一室一厅的房子，中国空间站则像是三室两厅还带储藏间。”

核心舱命名为“天和”，全长16.6米，最大直径4.2米，发射质量22.5吨，可支持3名航天员长期在轨驻留，是我国目前研制的最大航天器。它既是空间站的管理和控制中心，也是航天员生活的主要场所，还能支持开展少量的空间科学实验和技术试验。为了让航天员在太空中的长期生活更加舒适，核心舱在设计上有很大突破，供航天员工作生活的空间约50立方米，加上两个实验舱后，航天员活动空间整体达到110立方米。

核心舱包括节点舱、生活控制舱和资源舱三部分，有3个对接口和2个停泊口。停泊口用于连接两个实验舱，一起与核心舱组装形成空间站组合体。对接口用于载人飞船、货运飞船及其他飞行器访问空间站，另有一个出舱口供航天员出舱活动。其中，核心舱前端的两个对接口接纳载人飞船对接停靠，后端的一个对接口接纳货运飞船停靠补给。对接口可以支持其他飞行器短期停靠，并接纳新的舱段对接，扩展空间站规模。

实验舱Ⅰ名为“问天”，主要任务是开展舱内和舱外空间科学实验和技术试验，也是航天员的工作生活场所和应急避难场所。实验舱Ⅰ配备了航天员出舱活动专用气闸舱，支持航天员出舱活动，配置了小型机械臂，可进行舱外载荷自动安装操作。实验舱Ⅰ有着核心舱部分关键平台功能，这意味着在需要时，它可以执行对空间站的整个管理和控制。

实验舱Ⅱ名为“梦天”，具备和实验舱Ⅰ类似的功能。实验舱Ⅱ还配置有货物专用气闸舱，在航天员和机械臂的辅助下，支持货物、载荷自动进出舱。

空间站乘员天地往返运输系统由神舟载人飞船和长征二号F火箭共同构成，主要负责航天员乘组和部分物资的往返运输。空间站货物运输系统主要由天舟货运飞船和长征七号火箭共同构成，主要为空间站上行运送航天员生活物资、推进剂、平台维修设备附件及消耗品、载荷设备等补给物资，下行销毁空间站废弃物，并可用于空间站姿态和轨道控制。在空间站建设阶段，长征五号B运载火箭同样承担着将空间站舱段送入轨道的重要任务。

图/《光明日报》

空间站核心舱模型（图/新华视点官方微博）

此外，共轨飞行的光学舱也是空间站的一部分。光学舱可开展大规模多色测光与无缝光谱巡天，包括深度和极深度巡天观测等，同时光学舱可以与空间站对接，进行在轨维护，实现长期运行。

用于开展科学研究

“长期有人照料的国家级太空实验室”是中国空间站“天宫”的定位。

作为太空实验室，“天宫”的使命自然是要承担科研任务。近地轨道的独特环境对于特定科研目标来说非常稀缺和重要，空间站可提供在地球上几乎不存在或难以长期保持同一状态的特殊近地空间环境条件（例如失重或微重力、真空、空间辐射、极端温度等）。

按规划，空间站将在轨运行10年以上。围绕地球运行期间，将面向前沿科学探索、人类生存和太空活动，支持开展大规模的空间科学实验、技术试验和空间应用等活动。

载人航天工程空间应用系统专家说，中国的空间站既是为中国科学家，也是为全球科学家提供的科学探索平台，通过空间站这个平台，有望涌现出更多科学成果，揭示宇宙的诸多奥秘。

空间站资源十分宝贵，经过科学且慎重的遴选，空间站上将搭载安装包括生物学、材料科学、基础物理、微重力、流体等类别相关的科学研究实验设施。

包括与空间站共轨飞行的巡天望远镜在内，空间站规划部署了密封舱内的十多个科学实验柜、舱外暴露实验平台。这些科学实验柜，每一个都可看成是一个小型的太空实验室，支持一个或多个方向的空间科学与应用研究。

具体来说，在人类生存方面，空间站将围绕人类长期太空生存和提高地面生活质量方面开展研究与应用。在太空活动方面，空间站支持开展遥科学技术、在轨组装与维修维护、人机联合作业等应用技术试验验证，增强人类的太空活动能力和在轨服务能力，拓展人类的活动范围。

在空间站中，航天员既是空间站的居民，同时也是被研究对象。例如，迄今有11名中国航天员出色地完成了6次载人飞行任务，同时也有效验证了航天员选拔训练技术以及健康、生活和工作三大驻留保障技术，为未来空间站长期飞行奠定了坚实基础，提供了强有力的技术支撑和保障。空间站时代，围绕航天员的科学与技术研究将继续开展。

或超国际空间站水平

“我们的目标是建设并运营国家级太空实验室，为空间科学研究与应用提供全面支持，推动我国空间科学研究进入国际先进行列，并不断将取得的先进科技成果转化应用。”中国科学院空间应用工程与技术中心主任高铭说。

与航天强国相比，中国空间站建设起步不算早，比国际空间站晚了20多年。但在空间站建设上，中国空间站充分考虑了科技对于航天发展的推动作用，并将其应用于各方面。可以说，中国空间站站在了一个更高的技术和科学起点上。

在近地轨道建设空间站，意味着需要掌握大型空间设施的建造技术和运营管理技术，需具备强大的维护维修升级能力。对此，中国空间站设计有两类机械臂，人机配合，让空间站建造维修成为可能。

“往太空运送物资的成本非常高，进行物资循环利用并提高物资循环利用率，是世界载人航天关注的重大技术问题。”中国载人航天工程总设计师周建平指出，通过新的技术支持，中国航天员在空间站的补给将得到更好保障。

此前我国航天员在轨飞行的最高纪录是33天，航天员生存所必需的水和氧气由航天器直接带入太空。为了让航天员实现更久的在轨停留，空间站设计了完整的可再生生命保障系统。电解制氧时产生的氢气与航天员呼出的二氧化碳将通过化学反应生成氧气，这也能降低氧气的补给需求。

空间站如此庞大的系统需要强有力的电力保障。空间站的电源系统包含两对“翅膀”——单翼翼展约30米的柔性太阳翼。该系统能为空间站提供可靠、充足的不间断供电。此外，空间站将采用电推进技术作为空间站轨道维持的动力装置，这将显著降低空间站运行期间的推进剂补给需求。

周建平指出：“中国空间站在功能、应用效益、建造技术、物资补给等重要指标方面，将可全面超越和平号空间站，达到或接近国际空间站水平；在信息技术、能源技术、动力技术和运营效费比方面，我们将超越国际空间站水平。”（本刊综合）