打造天上“科研室”

席金合

2021年4月29日，伴随着巨大的轰鸣和耀眼的火焰，长征五号运载火箭成功将天和号核心舱送入340千米至450千米外的近地轨道，中国空间站的建造大幕由此拉开。5月29日20时55分，在经历了推迟发射的波折后，长征七号遥三运载火箭从位于海南的文昌航天发射场准时点火升空，将天舟二号货运飞船准确送入预定轨道，并与天和号核心舱在近地轨道精准实现自主快速交会对接。6月17日9时22分，神舟十二号载人飞船从酒泉卫星发射中心升空，并顺利与天和核心舱完成自主快速交会对接，航天员聂海胜、刘伯明、汤洪波先后进入天和核心舱，标志着中国人首次进入自己的空间站。7月4日1 4时57分，经过约7小时的出舱活动，航天员刘伯明、汤洪波安全返回天和核心舱，标志着我国空间站阶段航天员首次出舱活动取得圆满成功。我国已成为第三个拥有空间站的国家。

多套间“豪宅”

说起空间站，大家自然会想到国际空间站，这个大型太空科研室重400多吨，拥有现代化设备，可开展大规模、多学科研究，由美、俄等16国耗时十几年联合打造。

中国空间站规模虽比不上国际空间站，但在构成和功能上大同小异。其主体构型是：核心舱居中，两个实验舱连接在两侧，构成“丁”字形。其中供人员活动的空间达110立方米，可以说相当于三室两厅还带储藏间，算是“豪宅”了。此外，它还有附属工具——货运舱和载人舱。五位一体的每个部分，都近似大圆筒。

核心舱就是在轨的天和号，它比一节火车厢还长，直径比地铁车厢宽，重量相当于三辆大客车，是我国目前最大的航天器，可供3名航天员长期在轨驻留。它既是空间站的管理和控制中心，又是人员生活的主要场所，还可用来开展少量的科学实验。其上有五个接口，用于对接一艘货运飞船、两艘载人飞船和两个实验舱，另有一个人员出舱口。

两个实验舱与核心舱的大小相当。其中的“问天”实验舱主要用于开展舱内外空间科学实验，也是航天员活动和应急避难场所。内配专用气闸舱，供航天员出舱;并配有机械臂，便于舱外设备的自动修理和安装。它还具备核心舱的某种重要功能，必要时，可对整个空间站进行管控。“梦天”实验舱除了具备“问天”实验舱的功能，还配有物资专用气闸舱，在航天员和机械臂的辅助下，保证货物自动进舱和出舱。

货运飞船是空间站物资“专用车”，命名为“天舟”，最大直径约3.35米，发射质量约13吨，具有全密封货舱、半密封货舱、全开放货舱，由长征七号运载火箭发送升空。其主要任务：一是给空间站补给燃料，运送维修和更换所需设备;二是为航天员运送工作生活用品;三是运送科学实验设备和用品。送完货返回地球时，还要顺便带走空间站的垃圾，从某一空域投出，让其在快速下落过程中，与大气摩擦而燃烧掉。

载人飞船是我国自行研制的新一代神舟系列，是为空间站和探月等工程而制造，大小约为货运飞船的两倍，具有安全可靠、承担任务多和模块化设计等特点，用于运送往返天地间的人员。从1999年11月至2021年6月，我国已发射12艘载人飞船，先后将14名航天员送入太空。

造福全世界

空间站堪称“太空母港”，可满足航天员长期在天上生活和工作，其高真空、微重力、超洁净的环境，便于开展各类科学研究，是衡量一个国家科技实力乃至综合国力的重要标志，受到各国的高度重视。

我国空间站建成后，有望产出一大批重大科研成果，突破一大批核心关键技术，获得无法估量的经济和社会效益。例如，开展具有国际前沿性的量子调控与光传输研究，将促进世界量子通信技术的发展，甚至引发通信革命。

空间技术开发应用前景十分广阔。如空间生物研究，可为培育优良物种、探索疾病机理、研发生物药物、改进人类健康等，提供技术突破;微重力流体与燃烧研究，能促进新型清洁能源开发和改善地球环境;空间材料的加工应用研究，对开发新型材料和先进生产工艺，具有重要意义。

我们常吃的方便面、穿的气垫鞋，都是从航天员的食物和穿戴品转化而来;先进的B超机和远程医疗技术等，更是空间科学研究带给人类的福音;国际空间站开发的药物射靶式输送技术，已用于乳腺癌治疗试验，必将取得广泛应用。

为促进和平利用太空，我国空间站将对外开放。宇宙空间属于全人类，并非哪国私有;探索和利用太空，是各国享有的平等权利。20世纪以来，人类谱写了宇宙探索的辉煌篇章，然而个别航天大国却一味敌视别国的航天活动，大搞技术垄断，孤立他国航天事业发展，甚至不惜将太空军事化，封锁人类进一步探索外层空间。

中国空间站将超越其他航天强国，率先向全球敞开大门，以开放包容的心态，同各国携手合作，共同探索开发和利用太空。任何国家、组织和机构，都可平等参与，分享我国航天事业发展的经验和技术，这无疑彰显中国在太空治理中的责任与担当。同时，我國空间站将为发展中国家提供应用实验的机会，帮助其跨越航天技术鸿沟，共同参与太空治理、开发和利用，推动人类航天事业达到新的高峰。

征途路漫漫

20世纪80年代，国际上提出联合建造空间站计划，中国申请加入，但遭到美国操纵的国际组织拒绝。国外长期封锁，倒逼我们自主创新，立足自身实际来研发，而不是跟在别人后面跑。建造空间站，最关键、最困难的是把人送上去。对此，我国在20世纪90年代初，以载人航天工程为主的空间站计划正式启动，总体分“三步走”。

第一步是载人飞船阶段，实现人员安全往返。2003年10月15日上午9时，我国首位航天员杨利伟，搭乘神舟五号载人飞船进入太空，绕地一周后成功降落地面，标志着中国航天事业向前迈进了一大步。5年后，神舟七号搭乘3名宇航员环地飞行，翟志刚出舱作业，刘伯明在舱内协助，实现了我国航天员首次太空行走。

在我国载人航天工程顺利进行之时，国际空间站于2010年投入使用。这项国际太空合作工程，以俄、美两国主导建设，有19国的宇航员乘坐美、俄飞船造访国际空间站，我国也参与其中。可不久，美国撕毁中美合作协议，把中国拒于国际空间站门外。

这样，更加坚定了我们正在实施的第二步计划——空间实验室任务。2011年9月，重约8.5吨的天官一号空间实验室发射升空，在轨运行四年半，以微型空间站的身份，实现了与载人飞船的交会对接，并进行了多项科学实验，初步建立了能短期载人、长期可无人运行的空间试验平台，为建造空间站积累经验。随后不到三年，它又与陆续升空的三艘神舟飞船，先后实现无人对接和载人交会对接。

2016年9月15日，天宫二号成功发射，正常运行近三年后返回地面。作为准空间站，天宫二号共搭载14项应用设备，进行了氧气、水或食物循环利用等60多项科学实验。还与天舟一号货运飞船配合，突破了航天器的“空中加油”技术，完成了货物补送任务。

第三步是目前进行的空间站组建，将实现五大舱的升空和组装，建成长期有人照料的太空科研室。

最后的组装

当核心舱作为搭建空间站的第一块“积木”，率先落户于核心位置，静候与后续的船、舱对接，最终建成完整的空间站，持续使用10年;所以，在组建空间站的过程中，需先后实施10次飞行任务，包括2次实验舱发射、4次货运飞船、4次载人飞船发射。

在航天员动身上天组装前，应先把东西送上去，做到“兵马未动，粮草先行”。被亲切称为太空“快递小哥”的天舟货运飞船，正担当这项艰巨任务。几年前，为了实行与天官二号的对接实验，天舟一号已成功发射;现在，天舟二号货运飞船也已与核心舱成功对接;神舟十二号载人飞船已将3名航天员送上太空，标志着中国人首次长期工作在自己的空间站。

2022年是我国空间站的正式组建阶段，“问天”和“梦天”实验舱将陆续发射，完成最后对接，空间站才算真正建成;接着是密集的运物送人任务，依次由天舟四号、神舟十四号、天舟五号、神舟十五号担任，一共有6次发射任务。目前，严格受训的四批待飞航天员，已全部确定。由第一批有飞行经验的航天员担任指令长，第一批未有飞行经验的航天员以及第二批航天员为协助员，第一批航天员中还没有飞天的航天员有望圆梦太空。第三、四批航天员则承担2022年后空间站运营阶段的任务。

空间站额定载员3人，轮换期间则是6人。今年神舟十二号、十三号任务轮换期间，将会看到6名航天员和科学家，同驻太空进行工作的盛况。

任重而道远

空间站建成后，运行中会有诸多难题。首先是人员生活问题。按国际空间站惯例，每名宇航员每天需要0.84千克氧气，6.8千克生活用水，0.64千克食物，1.64千克衣物。以3人计算，一年需要16吨物资，完全靠地面补给不现实，只有通过污水循环、二氧化碳再生等工程，才能将所需降至每人每年消耗5吨物资的目标。要实现这个目标，必须依赖复杂的前沿技术。

空间站在轨运行，基本失去大气和地磁保护，难逃太空辐射。由于地磁中心偏离地轴11.3度，使来自宇宙的带电粒子，在南大西洋的上空聚集，空间站经过时，受到强烈辐射;并且，空间站的工作人员在太空停留的时间，比以往的航天员长得多。所以，空间站的防护要求比一般航天器更高，设计难度更大，必须采用多套防护措施。尤其在太阳爆发期，太阳释放的射线会增强好几倍。这时，不能进行太空行走，甚至要停止飞船发射，难免影响空间站的正常运作。

大气层厚度为1000千米，而空间站轨道在340千米～450千米的高空，尽管这个高度的空气极为稀薄，但空间站以每秒8千米的速度飞行，会与空气摩擦生热，影响舱内外设备性能和运行，以及各种实验的进行及操作。此外，从国际空间站来看，其在400千米的高空飞行，因受大气阻力作用，轨道高度每天会降低150米左右，若不及时修正就會落下来。

地球其实不是标准的球形，质量分布不均匀;根据万有引力原理，不同地方的引力不同。所以，当空间站飞过时，受到的引力会波动，导致轨道跑偏400多米。这么大的偏差，会使空间站在太空乱飞。这么多难题，都要设法应对，而我们有能力解决。

结束语

我国有几千年的“飞天”梦。新中国成立之后，东方红一号卫星发射，拉开了中华儿女探索宇宙奥秘的序幕。几代航天人自力更生，自主创新，打破国外技术封锁和垄断，突破了一大批卡脖子难题，大大缩小了与西方的差距。从神舟飞船载人遨游太空到“嫦娥”奔月探索未知，从北斗卫星组网导航到日前在建的中国“太空之家”，我国取得了举世瞩目的成就，完成艰难探索的创举，越来越受到更多国家的认可，彰显了中国航天科技的强大实力。我们相信，中国的天上科研室，一定会早日建成运营。

（编辑 文墨）