“天宫”奇迹

文曲

“天宫一号”飞越中国大地。

在中国，几乎每个人都听过《西游记》中美猴王大闹天宫的故事。天宫，是中国人心目中最美妙的仙境。随着各类空间站的建立，总有一天，普通人上天宫的梦想也会成真。

当今太空科技的发展，完全印证了航天理论奠基者康斯坦丁·齐奥尔科夫斯基关于空间站的伟大设想。今天，国际空间站用科技和理想照亮了太空，各国科学家正在设计、发射和建造各种空间站，作为人类登陆月球、火星和小行星，进入宇宙空间发展的基地。

我国科学家也制定了一系列宏伟的空间站建设计划：首先，发射1个目标飞行器和2座太空实验室，探索建设空间站的相关技术;其次，逐步建成规模较大、长期载人的“天宫”空间站。为此，我国首先研制發射了“天宫一号”目标飞行器和“天宫二号”太空实验室。

2011年9月29日，“天宫一号”目标飞行器从酒泉卫星发射中心，搭乘长征2号F运载火箭升空。“天宫一号”的主体为圆柱型，总重量8506千克，长度10.4米，直径3.35米，内部空间15立方米，前后各有一个对接口。“天宫一号”可搭载3名航天员，采用实验舱和资源舱的两舱型结构，其外部安装了一对展宽约18.4米的太阳能帆板。其中，实验舱是供航天员工作、科研、训练、生活和休息的空间，它的前端安装有一个对接机构，以及在交会对接中用于测量和通信的设备，支持空间站与飞船交会对接。资源舱的功能则是为飞行提供动力，控制飞行姿态。资源舱中安装了电源系统、导航与制导系统，以及太阳能电池、控制力矩陀螺和燃料等。在“天宫一号”与“神舟号”飞船对接时，导航与制导系统负责寻找对接目标。

为了避免航天员与空间站和设备碰撞，“天宫一号”内部凸凹不平的地方都采用圆角设计，四周铺上软绵绵的保护层，以保证航天员的人身安全。为了让航天员拥有在太空飞行期间的方向感，“天宫一号”内部的上方布置的是蓝色幕布，代表天空。而下方则是黑色的地板，代表大地。

“天和”核心舱的结构

由于在太空中没有重力，也没有空气阻力，航天员一直处于失重和漂浮的状态，这很有趣，也很麻烦。航天员在失重和漂浮的状态下，想前进或后退，没有着力点，有力也无处使。为了保证航天员在“天宫一号”内能够正常“行走”，整个舱壁上下前后安装了30多个用于抓握的锦丝带。这些锦丝带长约20厘米，相当牢固和柔软，可以保证航天员在失重飘移的状态下有着力点。

2018年4月2日，“天宫一号”目标飞行器完成任务，重返大气层，化为一道流星悄然而逝。

小试牛刀

2016年9月15日，“天宫二号”太空实验室从酒泉卫星发射中心发射升空。“天宫二号”是我国第一座太空实验室。从外观上看，“天宫二号”与“天宫一号”的模样差不多，但“天宫二号”携带的科学仪器更多，也更为先进，同时它还特别配备了一个机械臂。它的主要科学任务是开展地球观测、太空与地球系统科学、太空应用新技术、太空技术和航天医学等领域的应用和试验，它的科学目标是探测黑洞等极端天体，追寻恒星和星系演化的历史，了解宇宙极端物理过程和规律，解答宇宙组成和演化的重大课题。

2016年10月17日，“神舟十一号”飞船发射成功。两天后，“神舟十一号”飞船与“天宫二号”太空实验室成功对接，乘坐“神舟十一号”升空的航天员景海鹏和陈冬对“天宫二号”开始了为期30天的访问。两位航天员利用“天宫二号”上搭载的先进科学仪器，共计进行了14项科学实验，重点是太空材料和太空生命等科学领域的前沿技术。比如空间冷原子钟实验、天地量子密钥分配和激光通信实验、热毛细对流实验、太空材料实验、太空植物生长实验和太空机械臂操作实验，以及小卫星伴飞实验等。

“天宫”空间站的结构

“神舟十一号”飞船即将与“天宫二号”太空实验室对接。

“天宫二号”是太空实验室阶段任务的主要飞行器之一，先后与“神舟十一号”载人飞船、“天舟一号”货运飞船进行对接，承担着验证空间站相关技术的重要使命，是我国第一个真正意义上的太空实验室。

2019年7月19日，“天宫二号”太空实验室完成预定任务，受控离轨并再入大气层，坠落在南太平洋海域。

太空新征程

经过“天宫一号”和“天宫二号”的完美飞行和试验，我国航天人努力朝着 “天宫”空间站的目标前进。“天宫”空间站是一座组合式空间站，计划由“天和”核心舱、“问天”实验舱、“梦天”实验舱、“巡天”太空天文台、“神舟号”飞船和“天舟”货运飞船等组成。空间站呈“T”字形， 2段实验舱分别连接在核心舱的左右两端。“天舟”货运飞船、“神舟”载人飞船分别对接于核心舱前后两端。

“天宫”空间站的体积很大，直径达5米，重量在100吨左右，空间约110立方米，电力100千瓦。空间站可同时支持3名航天员长期生活和工作，在航天员乘组交替的数周或数月内，可同时支持6名航天员短期飞行。

“天舟”货运飞船

长征5 号B 运载火箭运送“天宫”空间站各个舱段。

长征7 号火箭运送“天舟”货运飞船。

长征2 号F 火箭运送“神舟”载人飞船。

“天和”核心舱是“天宫”空間站的主要舱段，全长16.6米，重达22吨，直径为4.2米，内部空间为50立方米。“天和”的舱外安装一大一小两架机械臂，其中大的机械手臂可以抓取25吨的物体，用于对接、安装、变轨和分离等操作。“天和”的前端是一段有6个接口的节点舱，其中有3个出舱口。这个节点舱可以同时充当航天员进出太空的主要的气闸舱。“问天”（实验舱Ⅰ）和“梦天”（实验舱Ⅱ）同为科学实验舱。“天舟”货运飞船的主要任务，是为空间站运送各种科学仪器、生活用品和清洁用水，以及运回生活废弃物等。“神舟”载人飞船承担运送航天员往返地球、作为“救生艇”应急返回等任务。

此外，“巡天”太空天文台是一架观测太空和宇宙的太空望远镜，将与“天宫”空间站共轨飞行。据说，它重约十几吨，在很多性能指标上都超过了“哈勃”太空望远镜，其分辨率与“哈勃”望远镜相当，但视场则要大上200多倍。

“天宫”空间站的体量实在是太大了，各舱段必须分别发射，在太空中进行组装。首先发射的是“天和”核心舱，待核心舱入轨，完成平台测试及相关任务支持技术验证之后，再分别发射“问天”和“梦天”科学实验舱，与核心舱对接，组合建成“天宫”空间站。“天宫”空间站在轨运行期间，由“神舟”载人飞船负责运送航天员，“天舟”货运飞船负责运送货物和科学仪器等。

“天宫”空间站各舱段既是各自独立的，具备独立的飞行能力，又可以与核心舱组合成多种形态的太空组合体，完成各项任务。“天宫”空间站主要的科学任务是验证生命保障系统的关键技术，航天员中期在轨驻留试验、货运飞船在轨试验等，还将开展部分太空科学和航天医学试验。空间站上将开展太空科学研究和应用实验，如生命科学、材料科学、航天医学、微重力科学、天文学和基础物理等领域的研究。“天和”核心舱将长期有人驻守。

2021年上半年，我国将发射“天宫”空间站的“天和”核心舱。2023年前，“问天”和“梦天”科学实验舱也将相继发射，并与“天和”核心舱对接和组合飞行。“天宫”空间站的航天员将分组分批上天，每组通常为3～6人。每半年，将会轮换一批航天员执行驻守任务。

当全部建成后，“天宫”空间站可根据需求扩大舱段和规模。在核心舱的前端增建A、B、C 3个舱段，组成小“T”字型。A舱段后端与核心舱前端对接。B、C舱段与A舱段前端的左右处对接。届时，“神舟”载人飞船将停泊在A舱段的正前端。根据需求，“天宫”空间站可以增配第2艘载人飞船，以备紧急返回时作为“救生艇”。第2艘载人飞船对接于“天和”核心舱前端下方。这时，空间站驻留的航天员人数可提高到3～6名，“天宫”空间站的重量将达到180～200吨。

未来，“天宫”空间站还会发生怎样的奇迹呢？且让我们拭目以待。