□ 中國(guó)載人航天工程總設(shè)計(jì)師 周建平

根據(jù)中國(guó)載人航天工程總設(shè)計(jì)師周建平在《載人航天》雜志發(fā)表的論文，中國(guó)空間站包括核心艙、實(shí)驗(yàn)艙Ⅰ和實(shí)驗(yàn)艙Ⅱ，通過(guò)交會(huì)對(duì)接和艙體轉(zhuǎn)位組裝構(gòu)成空間站基本構(gòu)型?？臻g站采用高度為340千米～450千米的近圓軌道，軌道傾角42°～43°，設(shè)計(jì)壽命10 年，具有通過(guò)維護(hù)維修延長(zhǎng)使用壽命的能力。

空間站由神舟載人飛船完成航天員乘組和部分物資的天地往返運(yùn)輸，由貨運(yùn)飛船運(yùn)輸補(bǔ)給物資，下行銷毀廢棄物。載人飛船由長(zhǎng)征二號(hào)F 運(yùn)載火箭在酒泉航天發(fā)射場(chǎng)發(fā)射，貨運(yùn)飛船由長(zhǎng)征七號(hào)運(yùn)載火箭在海南航天發(fā)射場(chǎng)發(fā)射。由陸海天基測(cè)控通信網(wǎng)完成空間站、載人飛船和貨運(yùn)飛船以及相應(yīng)運(yùn)載火箭的測(cè)控通信。載人飛船仍返回至現(xiàn)有著陸場(chǎng)。

空間站額定乘員3 人，可以適應(yīng)2人或無(wú)人值守飛行。建造期間，航天員乘組采用間斷方式訪問(wèn)空間站；建造完成后，采用乘組輪換方式，實(shí)現(xiàn)航天員長(zhǎng)期連續(xù)在軌生活和工作，輪換時(shí)最大可達(dá)6人。配置艙外機(jī)械臂等設(shè)備，協(xié)同航天員完成艙外建造、維護(hù)維修，以及艙外載荷操作任務(wù)。空間站核心艙和兩個(gè)實(shí)驗(yàn)艙均由長(zhǎng)征五號(hào)B 運(yùn)載火箭在海南發(fā)射場(chǎng)發(fā)射。

空間站建造完成后，進(jìn)入運(yùn)營(yíng)和管理階段。該階段的主要任務(wù)是：開(kāi)展長(zhǎng)期、持續(xù)的載人航天活動(dòng)和空間科學(xué)研究、空間應(yīng)用、技術(shù)試驗(yàn)等活動(dòng)，充分發(fā)揮空間站應(yīng)用效益；根據(jù)空間科學(xué)研究、空間應(yīng)用和國(guó)際合作的需要，進(jìn)行空間站擴(kuò)展和載荷更換；對(duì)空間站進(jìn)行維護(hù)維修和評(píng)估，延長(zhǎng)使用壽命。

基本方案

總體構(gòu)型

空間站核心艙前端指向飛行方向。核心艙前端設(shè)置節(jié)點(diǎn)艙，節(jié)點(diǎn)艙對(duì)地方向和軸向前端各設(shè)置1 個(gè)對(duì)接口用于載人飛船與空間站對(duì)接和?？?。在核心艙后端軸向設(shè)置1 個(gè)對(duì)接口用于貨運(yùn)飛船對(duì)接和?？?。節(jié)點(diǎn)艙左右方向各設(shè)置1個(gè)停泊口，分別用于實(shí)驗(yàn)艙Ⅰ和實(shí)驗(yàn)艙Ⅱ的長(zhǎng)期?？浚瑢?duì)天方向設(shè)置供出艙活動(dòng)用的出艙口。

以核心艙為主，統(tǒng)一控制和管理空間站組合體。核心艙的節(jié)點(diǎn)艙在空間站建造初期和技術(shù)驗(yàn)證階段兼做氣閘艙，在空間站建造完成后，用做備份氣閘艙。以核心艙的密封艙為主配置航天員生活設(shè)施。核心艙還具有一定的有效載荷實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Α?/p>

實(shí)驗(yàn)艙主要用于從事空間科學(xué)實(shí)驗(yàn)、空間應(yīng)用和空間技術(shù)實(shí)驗(yàn)。

實(shí)驗(yàn)艙I 由密封艙、氣閘艙和資源艙構(gòu)成。密封艙除科學(xué)實(shí)驗(yàn)外，還用于存放航天員消耗品和補(bǔ)給貨物，備份空間站核心艙部分平臺(tái)功能。

實(shí)驗(yàn)艙II 由密封艙、多功能巡天光學(xué)設(shè)施非密封艙和資源艙構(gòu)成。

空間站建造

空間站三艙基本構(gòu)型采用對(duì)接和轉(zhuǎn)位的方式完成建造。首先，實(shí)驗(yàn)艙對(duì)接于核心艙節(jié)點(diǎn)艙的軸向端口，然后通過(guò)艙段轉(zhuǎn)位操作，將其轉(zhuǎn)移到節(jié)點(diǎn)艙II、IV象限，與節(jié)點(diǎn)艙剛性連接，構(gòu)成三艙基本構(gòu)型。實(shí)驗(yàn)艙I 和II 配置交會(huì)測(cè)量設(shè)備、主動(dòng)式對(duì)接機(jī)構(gòu)和轉(zhuǎn)位機(jī)構(gòu)。核心艙節(jié)點(diǎn)艙配置被動(dòng)式對(duì)接機(jī)構(gòu)和供艙段轉(zhuǎn)位用的基座，轉(zhuǎn)位過(guò)程包括艙段分離、轉(zhuǎn)位、再對(duì)接三個(gè)過(guò)程。實(shí)驗(yàn)艙轉(zhuǎn)位主要采用轉(zhuǎn)位機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)，也可由機(jī)械臂操作完成。

在沒(méi)有類似航天飛機(jī)的大型運(yùn)輸工具情況下，利用艙段交會(huì)對(duì)接和平面轉(zhuǎn)位方式完成積木加局部桁架混合構(gòu)型大型空間站的組裝建造，在貨運(yùn)飛船、航天員和機(jī)械臂支持下，可完成類似國(guó)際空間站的復(fù)雜艙外建造和操作活動(dòng)。中國(guó)空間站總體構(gòu)型和建造模式區(qū)別于和平號(hào)空間站和國(guó)際空間站，是一種創(chuàng)新的發(fā)展思路，是大型空間設(shè)施建設(shè)的更為經(jīng)濟(jì)、合理的建造方式。

空間站環(huán)境控制和生命保障

空間站采用再生生命保障系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)資源再生利用。再生生命保障系統(tǒng)包括電解制氧、再生式二氧化碳去除、微量有害氣體再生式吸收、冷凝水收集與處理、尿液收集與處理等設(shè)備。統(tǒng)一由核心艙進(jìn)行密封艙氣體成分、壓力、溫濕度控制，以及水回收管理、微生物控制和廢棄物管理。配置一定數(shù)量非再生生保物品，供應(yīng)急情況下保障維修時(shí)使用。

再生生保技術(shù)將較好地實(shí)現(xiàn)資源再生利用，大幅降低貨運(yùn)保障需求。中國(guó)空間站資源再生利用水平要達(dá)到與國(guó)際空間站相當(dāng)?shù)募夹g(shù)水平?？臻g站運(yùn)營(yíng)期間，還將發(fā)展二氧化碳還原技術(shù)和其它生活垃圾處理和再利用技術(shù)，進(jìn)一步提高物資再生循環(huán)利用水平和效率。遠(yuǎn)期還將研究受控生保技術(shù)，探索更先進(jìn)的資源循環(huán)利用技術(shù)，為載人深空探測(cè)和建立月球和火星基地儲(chǔ)備技術(shù)。

空間站電源

空間站電源系統(tǒng)設(shè)計(jì)必須確保供電可靠、安全和長(zhǎng)壽命，并為開(kāi)展多領(lǐng)域科學(xué)技術(shù)實(shí)驗(yàn)提供比較充足的供電支持，還具有一定的冗余能力。

空間站電源系統(tǒng)采用轉(zhuǎn)換效率30%以上的三結(jié)砷化鎵電池片以及先進(jìn)的鋰蓄能電池。核心艙采用單自由度柔性太陽(yáng)電池帆板，提供核心艙單艙飛行時(shí)的能源供應(yīng)，實(shí)驗(yàn)艙采用兩自由度柔性太陽(yáng)電池帆板，通過(guò)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)對(duì)日定向。太陽(yáng)電池帆板可維修和更換?？臻g站各艙之間電源并網(wǎng)，統(tǒng)一供電，并向停靠的載人飛船和貨運(yùn)飛船提供一定功率的電能。采用100V 全調(diào)節(jié)母線體制，具備獨(dú)立運(yùn)行和組合體并網(wǎng)運(yùn)行兩種工作模式。

電源系統(tǒng)設(shè)計(jì)難點(diǎn)在于需要綜合考慮發(fā)電效率、艙段構(gòu)型、運(yùn)輸條件、飛行姿態(tài)與控制、遮擋效應(yīng)、維修更換、長(zhǎng)壽命、高可靠等復(fù)雜因素，是空間站方案設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵技術(shù)之一。充分利用系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法和現(xiàn)代能源技術(shù)的最新成果，中國(guó)空間站電源系統(tǒng)的綜合性能和效率指標(biāo)將超過(guò)其它空間站。

空間站動(dòng)力與控制

采用控制力矩陀螺為主，噴氣控制為輔的控制方式進(jìn)行空間站姿態(tài)控制，空間站姿態(tài)穩(wěn)定度指標(biāo)為0.005 ° /s。根據(jù)不同的構(gòu)型，采用慣性飛行、力矩平衡飛行和對(duì)地定向飛行三種姿控方案，減少噴氣卸載導(dǎo)致的推進(jìn)劑消耗。建造完成后的正常構(gòu)型狀態(tài)下，姿態(tài)控制不消耗推進(jìn)劑?？臻g站發(fā)動(dòng)機(jī)統(tǒng)一配置設(shè)計(jì)，協(xié)同工作，綜合利用各艙段以及?？控涍\(yùn)飛船的動(dòng)力系統(tǒng)，提高動(dòng)力系統(tǒng)冗余度、可靠性和壽命。

首次在空間站上采用電推進(jìn)技術(shù)，補(bǔ)償大氣阻力的影響，大幅降低軌道維持的推進(jìn)劑補(bǔ)給需求。采用先進(jìn)的交會(huì)控制技術(shù)和實(shí)驗(yàn)艙電源二次展開(kāi)技術(shù)，解決安裝大面積太陽(yáng)電池帆板的實(shí)驗(yàn)艙近距離交會(huì)控制問(wèn)題。

空間站信息系統(tǒng)

采用當(dāng)代信息技術(shù)的最新成果，統(tǒng)一構(gòu)建空間站信息系統(tǒng)。根據(jù)信息來(lái)源、種類分類管理。設(shè)置系統(tǒng)網(wǎng)、通信網(wǎng)和載荷網(wǎng)?？臻g站艙內(nèi)、艙外均配置無(wú)線移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)和視頻監(jiān)視系統(tǒng)，提高航天員生活、工作的通信保障支持能力和對(duì)艙內(nèi)艙外狀態(tài)的感知能力。利用信息并網(wǎng)技術(shù)，進(jìn)行空間站各艙段及來(lái)訪航天器的信息管理與共享，以及利用相關(guān)設(shè)備進(jìn)行冗余重構(gòu)?？臻g站信息傳輸與測(cè)控采用天地一體化設(shè)計(jì)，對(duì)地鏈路采用S 頻段統(tǒng)一載波（USB）測(cè)控體制。各艙段測(cè)控通信設(shè)備統(tǒng)一調(diào)度，在各種飛行姿態(tài)下，均可保障測(cè)控通信覆蓋率，提高天地通信和數(shù)據(jù)傳輸能力和效率，提高天地交互能力。設(shè)計(jì)自主健康管理系統(tǒng)，提高空間站健康管理水平，降低航天員站務(wù)管理和地面運(yùn)營(yíng)管理工作負(fù)荷。

空間站出艙活動(dòng)和艙外操作

在神舟七號(hào)出艙服的基礎(chǔ)上，研制新一代“飛天”艙外航天服，提高環(huán)控、電源、通信保障能力、航天員操作作業(yè)工效和艙外持續(xù)工作時(shí)間，提高可靠性和安全性，以全面滿足空間站建造、維修維護(hù)的需求。

核心艙配置大型機(jī)械臂1 個(gè)，實(shí)驗(yàn)艙配置小型機(jī)械臂1 個(gè)。兩個(gè)機(jī)械臂可獨(dú)立工作，可協(xié)同工作，也可組合為一個(gè)機(jī)械臂，擴(kuò)大作業(yè)范圍。機(jī)械臂具備完成艙段捕獲、轉(zhuǎn)移、設(shè)備安裝、維修、更換、載荷操作、航天員輔助轉(zhuǎn)移及艙外狀態(tài)監(jiān)視等任務(wù)的能力。此外，還配置有專門(mén)用于艙段轉(zhuǎn)位的轉(zhuǎn)位機(jī)構(gòu)。

本文作者（正面右三）出席神舟十號(hào)返回艙開(kāi)艙儀式

1:10的空間實(shí)驗(yàn)室模型

首個(gè)長(zhǎng)征七號(hào)運(yùn)載火箭3.35米直徑貯箱

長(zhǎng)征五號(hào)火箭整流罩成功進(jìn)行分離試驗(yàn)

航天員在艙外服、貨運(yùn)飛船、氣閘艙、機(jī)械臂、艙外操作工具和出艙活動(dòng)輔助設(shè)備等支持下，可達(dá)到與國(guó)際空間站相類似的復(fù)雜空間操作能力，完成如艙段捕獲轉(zhuǎn)移、帆板轉(zhuǎn)移安裝、艙外載荷和設(shè)備的維修安裝等復(fù)雜艙外建造任務(wù)。

航天員生活與工作保障

空間站是航天員在太空長(zhǎng)期生活與工作的場(chǎng)所，也是研究保障人在太空長(zhǎng)期健康生活和有效工作的最佳平臺(tái)。本著“以人為本”的理念，充分考慮聲、光、電、熱、輻射、氣體等空間環(huán)境，以及工效、心理、美學(xué)因素的影響，空間站要為航天員提供宜居的生活環(huán)境，配置豐富的鍛煉、娛樂(lè)設(shè)施和醫(yī)監(jiān)醫(yī)保手段，提供全面的醫(yī)學(xué)監(jiān)督和醫(yī)學(xué)保障，保障航天員長(zhǎng)期健康生活和有效工作。

空間站配置3 名乘員長(zhǎng)期生活設(shè)施，并提供輪換期3 名航天員臨時(shí)生活設(shè)施，包括飲水就餐、個(gè)人衛(wèi)生、排泄物和生活垃圾收集處理等，航天員自由活動(dòng)空間約90立方米。密封艙內(nèi)氣體環(huán)境采用與地面相同的氧氮混合氣體和壓力體制，采用降噪與隔音設(shè)計(jì)降低艙內(nèi)噪音，航天員工作和生活區(qū)的噪聲環(huán)境按優(yōu)于和平號(hào)空間站和國(guó)際空間站噪聲環(huán)境設(shè)計(jì)和控制。

采用現(xiàn)代先進(jìn)技術(shù)，空間站為航天員提供便利、可靠、自動(dòng)化程度高的顯示、照明、報(bào)警和操作設(shè)施，配置各種工具、限位、定位裝置和天地交互手段，保障航天員高效工作，完成站務(wù)管理、建造、維護(hù)維修、物資轉(zhuǎn)移、艙外操作、科學(xué)技術(shù)實(shí)驗(yàn)等操作任務(wù)。采用自動(dòng)化和地面遙控為主管理平臺(tái)和載荷設(shè)備，顯著降低航天員日常管理負(fù)荷，更多地發(fā)揮人的創(chuàng)造性、自主性和應(yīng)急處置能力，提高人在空間作業(yè)的效率和效能。

空間站擴(kuò)展

空間站建造完成后，要運(yùn)營(yíng)10 年以上，應(yīng)具備良好的艙段擴(kuò)展、能源擴(kuò)展和應(yīng)用支持?jǐn)U展能力，以適應(yīng)可能產(chǎn)生的新的重大科學(xué)研究需求。擴(kuò)展能力必須在方案設(shè)計(jì)階段統(tǒng)籌考慮。在現(xiàn)有三艙構(gòu)型基礎(chǔ)上，預(yù)留機(jī)電熱等擴(kuò)展接口，具有對(duì)接新艙段的能力。空間站可接納符合中國(guó)空間站標(biāo)準(zhǔn)的他國(guó)航天器訪問(wèn)，也可在航天員和機(jī)械臂協(xié)同配合下，在空間站上安裝艙外實(shí)驗(yàn)平臺(tái)或?qū)嶒?yàn)設(shè)備。

艙段擴(kuò)展，需要發(fā)射一個(gè)帶有節(jié)點(diǎn)艙的新艙段。例如，再對(duì)接一個(gè)核心艙形成四艙結(jié)構(gòu)，既可以滿足擴(kuò)展需求，又可以增強(qiáng)空間站關(guān)鍵系統(tǒng)的備份能力，同時(shí)不必專門(mén)研制新的艙段。在四艙擴(kuò)展構(gòu)型的基礎(chǔ)上，利用增加的對(duì)接口，可進(jìn)行艙段擴(kuò)展，增加新的艙段。

空間站能源擴(kuò)展的一個(gè)優(yōu)先方案是將核心艙太陽(yáng)電池帆板轉(zhuǎn)移安裝在實(shí)驗(yàn)艙I 和II 尾部桁架上，沿實(shí)驗(yàn)艙軸向方向展開(kāi)。該方案優(yōu)點(diǎn)是可以將空間站資源有效重組利用，無(wú)其它形式能源擴(kuò)展帶來(lái)的上行運(yùn)輸需求。能源的進(jìn)一步擴(kuò)展應(yīng)與艙段擴(kuò)展統(tǒng)籌考慮，分步實(shí)施。

核心艙、實(shí)驗(yàn)艙I 和II 預(yù)留艙外實(shí)驗(yàn)平臺(tái)、載荷掛點(diǎn)及接口，用于運(yùn)營(yíng)階段擴(kuò)展艙外實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?。利用上? 種擴(kuò)展方式，空間站最大可增加1個(gè)核心艙、2 個(gè)科學(xué)實(shí)驗(yàn)艙、4 個(gè)大型艙外暴露實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，并可在艙外外掛大型實(shí)驗(yàn)載荷。擴(kuò)展后的最大規(guī)?？蛇_(dá)180噸，長(zhǎng)期乘員人數(shù)3人～6 人。

中國(guó)空間站采用模塊化擴(kuò)展方式，預(yù)留擴(kuò)展接口和擴(kuò)展支持能力，為運(yùn)營(yíng)階段留下了靈活的發(fā)展空間。可以根據(jù)空間科學(xué)和技術(shù)發(fā)展的新需求，靈活選擇，適時(shí)進(jìn)行。擴(kuò)展能力也為開(kāi)展國(guó)際合作，擴(kuò)大空間站應(yīng)用能力，進(jìn)一步提高空間站應(yīng)用效益提供了發(fā)展空間。

載人飛船和貨運(yùn)飛船

載人天地往返運(yùn)輸系統(tǒng)是航天員往返空間站的運(yùn)輸工具，最重要的是確?？煽亢桶踩Ｖ袊?guó)空間站由神舟載人飛船往返運(yùn)送航天員乘組和少量物資，技術(shù)狀態(tài)不變。

航天員訪問(wèn)空間站期間，載人飛船停靠空間站，供航天員正常和應(yīng)急返回。正常情況下，載人飛船在入軌后2 天內(nèi)與空間站對(duì)接，最長(zhǎng)可?？?80 天，撤離后返回艙在1 天內(nèi)返回現(xiàn)有著陸場(chǎng)。載人飛船對(duì)接端口為節(jié)點(diǎn)艙軸向和徑向端口，必要時(shí)，也可對(duì)接在核心艙后端口。

貨運(yùn)飛船直徑為3.35米，上行貨物運(yùn)輸能力6500千克，下行銷毀廢棄物能力6000千克。貨運(yùn)載荷比達(dá)46%。國(guó)外相同規(guī)模貨運(yùn)飛船載荷比分別為：歐空局A噸V 載荷比為36.58%，日本H噸V 載荷比為37.5%。

貨運(yùn)飛船由貨物艙和推進(jìn)艙組成。貨物艙用于裝載和存放乘員用品、實(shí)驗(yàn)載荷等?？紤]到空間站艙外建造需求，貨運(yùn)飛船采用模塊化貨艙設(shè)計(jì)，與推進(jìn)艙組合，適應(yīng)補(bǔ)給物資、艙外大型載荷、實(shí)驗(yàn)平臺(tái)等的運(yùn)輸需求。貨物艙有全密封、半密封和全開(kāi)放三種形式。貨運(yùn)飛船還具有支持科學(xué)技術(shù)實(shí)驗(yàn)的能力，從而可以利用保障貨物運(yùn)輸以外的剩余上行運(yùn)輸能力完成科學(xué)實(shí)驗(yàn)任務(wù)，提高飛行試驗(yàn)效益。貨運(yùn)及暴露實(shí)驗(yàn)平臺(tái)等大型艙外設(shè)施設(shè)備，必要時(shí)可以運(yùn)輸小型艙段。強(qiáng)大的貨運(yùn)能力可為空間站建造、運(yùn)營(yíng)和擴(kuò)展提供有力支持，顯著提高空間站艙外建造和擴(kuò)展能力。貨運(yùn)飛船還具有組合體軌道控制能力。

貨運(yùn)飛船載荷比高，采用創(chuàng)新的多模塊組合式貨運(yùn)方案，為中國(guó)空間站實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的艙外建造活動(dòng)提供了有力支持和廣闊空間，將成為除已退役的美國(guó)航天飛機(jī)以外世界上功能最為完整、效益最高的貨運(yùn)系統(tǒng)。

中國(guó)未來(lái)的空間站設(shè)想

2010年珠海航展上展出的中國(guó)空間站模型

運(yùn)載火箭

采用長(zhǎng)征二號(hào)F 載人運(yùn)載火箭發(fā)射載人飛船，技術(shù)狀態(tài)不變，低軌運(yùn)載能力約8.1噸。研制長(zhǎng)征七號(hào)運(yùn)載火箭用于發(fā)射貨運(yùn)飛船?；鸺疽患?jí)直徑3.35米，捆綁4 個(gè)2.25米直徑助推器，分別安裝2臺(tái)和1臺(tái)120噸級(jí)液氧煤油發(fā)動(dòng)機(jī)。芯二級(jí)直徑3.35米，安裝4臺(tái)18噸 級(jí)液氧煤油發(fā)動(dòng)機(jī)。該火箭設(shè)計(jì)了貨運(yùn)和載人兩種狀態(tài)，先期研制貨運(yùn)型。貨運(yùn)狀態(tài)火箭總長(zhǎng)約53米，低軌運(yùn)載能力約13.5噸。載人狀態(tài)火箭總長(zhǎng)約59米，低軌運(yùn)載能力約13噸以上。以其為基本型，可衍生出中國(guó)新一代中型運(yùn)載火箭系列，成為未來(lái)中國(guó)運(yùn)載的主力系列運(yùn)載火箭。

在長(zhǎng)征五號(hào)運(yùn)載火箭基礎(chǔ)上，研制長(zhǎng)征五號(hào)B運(yùn)載火箭，用于發(fā)射空間站各艙段?；鸺炯?jí)直徑5米，捆綁4 個(gè)直徑3.35米助推器，芯級(jí)安裝2臺(tái)50噸級(jí)液氫液氧發(fā)動(dòng)機(jī)，助推器各安裝2臺(tái)120噸 級(jí)液氧飛船。

具有密封、半密封和全開(kāi)放三種貨艙構(gòu)型的貨運(yùn)飛船，能夠進(jìn)行空間站各類補(bǔ)給品和設(shè)備的上行貨物運(yùn)輸、推進(jìn)劑補(bǔ)加，也可以運(yùn)輸太陽(yáng)電池帆板煤油發(fā)動(dòng)機(jī)。全箭長(zhǎng)約54米，整流罩直徑5.2米。長(zhǎng)征五號(hào)B 運(yùn)載火箭近地軌道運(yùn)載能力25噸，與目前國(guó)際上主流大型運(yùn)載火箭能力相當(dāng)。目前國(guó)際上在役的大型運(yùn)載火箭運(yùn)載能力分別為：美國(guó)“宇宙神”5 火箭25噸，“德?tīng)査? 火箭23噸，歐洲“阿里安”5火箭21噸，俄羅斯“安加拉”火箭24.5噸，日本H-2A 火箭19.5噸。

長(zhǎng)征五號(hào)B 運(yùn)載火箭和長(zhǎng)征七號(hào)運(yùn)載火箭均按照“通用化、組合化、系列化”要求設(shè)計(jì)，采用性能先進(jìn)的低溫發(fā)動(dòng)機(jī)、無(wú)毒環(huán)保的推進(jìn)劑，助推與芯級(jí)發(fā)動(dòng)機(jī)聯(lián)合搖擺控制，火箭控制系統(tǒng)采用系統(tǒng)級(jí)冗余和總線技術(shù)。兩種新一代運(yùn)載火箭的可靠性、運(yùn)載能力、入軌精度等主要性能將大幅提高，并將使中國(guó)具有與世界航天大國(guó)相同的進(jìn)入近地空間的運(yùn)載能力。

地面支持系統(tǒng)

采用現(xiàn)代信息技術(shù)構(gòu)建性能先進(jìn)、以天基為主的陸海天基測(cè)控通信網(wǎng)，具備正常、應(yīng)急和救援的測(cè)控通信支持能力和飛行控制能力，可滿足空間科學(xué)技術(shù)實(shí)驗(yàn)的要求，具有高可靠、高安全、高覆蓋率的特點(diǎn)。

酒泉發(fā)射場(chǎng)和新建海南航天發(fā)射場(chǎng)負(fù)責(zé)完成空間站工程三種火箭、四類航天器的測(cè)試發(fā)射任務(wù)，技術(shù)勤務(wù)保障能力強(qiáng)大，滿足正常、應(yīng)急、高密度和高可靠的發(fā)射需求。

著陸場(chǎng)系統(tǒng)在交會(huì)對(duì)接任務(wù)階段基礎(chǔ)上，著重提高在載人飛船執(zhí)行航天員長(zhǎng)期訪問(wèn)空間站任務(wù)中正常和各種應(yīng)急返回情況下的航天員搜救能力和搜救效率。

空間站工程的實(shí)施，將使中國(guó)航天發(fā)射和測(cè)控通信地面系統(tǒng)功能更加完整、性能更加先進(jìn)，并為空間站可靠運(yùn)行提供良好的保障條件，為中國(guó)航天技術(shù)持續(xù)發(fā)展奠定良好的基礎(chǔ)。

神舟飛船與天宮一號(hào)交會(huì)對(duì)接，為今后的空間站建設(shè)奠定了技術(shù)基礎(chǔ)

國(guó)際（區(qū)域）合作

從世界載人航天發(fā)展進(jìn)程看，國(guó)際合作是必然的趨勢(shì)。美國(guó)通過(guò)與俄羅斯的合作，以較低的成本，迅速掌握了空間站建造、運(yùn)營(yíng)技術(shù)，為國(guó)際空間站的成功奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。由于有俄羅斯飛船的支持，國(guó)際空間站在“哥倫比亞”號(hào)航天飛機(jī)失事后，能夠維持正常運(yùn)行，保障了后續(xù)建造任務(wù)的順利完成。同時(shí)，美國(guó)通過(guò)空間站的國(guó)際合作，節(jié)省了大量資金，并在世界載人航天中進(jìn)一步鞏固了領(lǐng)先地位；俄羅斯也通過(guò)與美國(guó)及其他國(guó)家的合作，維持了其航天研制生產(chǎn)能力，使其航天工業(yè)渡過(guò)了最困難的時(shí)期。未來(lái)的載人火星深空探測(cè)，由于其技術(shù)復(fù)雜性和巨大投入，任何一個(gè)國(guó)家都難以獨(dú)立承擔(dān)，國(guó)際合作方式可能是最好的選擇。

中國(guó)政府一貫主張和堅(jiān)持和平開(kāi)發(fā)和利用太空的基本原則。中國(guó)空間站工程將積極開(kāi)展國(guó)際和區(qū)域合作，歡迎各國(guó)航天機(jī)構(gòu)和科研機(jī)構(gòu)參與中國(guó)空間站的研制、建設(shè)和科研活動(dòng)。通過(guò)國(guó)際合作，為全球科學(xué)家提供一個(gè)共同開(kāi)展科學(xué)研究和探索的高水平空間平臺(tái)，共同分享研究經(jīng)驗(yàn)和成果，增強(qiáng)互信，共同促進(jìn)人類文明發(fā)展和進(jìn)步。

通過(guò)吸納其它國(guó)家和地區(qū)參與中國(guó)空間站建造或應(yīng)用，可以學(xué)習(xí)、借鑒國(guó)際載人航天領(lǐng)域成熟經(jīng)驗(yàn)和先進(jìn)技術(shù)，提高研制起點(diǎn)，降低研制風(fēng)險(xiǎn)；提升空間站在空間科學(xué)研究與應(yīng)用、航天醫(yī)學(xué)等方面的應(yīng)用水平，促進(jìn)科學(xué)技術(shù)發(fā)展，提高空間站綜合應(yīng)用效益。

中國(guó)空間站預(yù)計(jì)于2020～2022年間建成，按照目前各國(guó)載人航天計(jì)劃，屆時(shí)，有可能成為國(guó)際上唯一在軌運(yùn)行的空間站。空間站工程的國(guó)際合作可以采用艙段合作、接納他國(guó)飛船訪問(wèn)、航天員聯(lián)合飛行、空間國(guó)際救援，以及合作開(kāi)展空間科學(xué)和空間應(yīng)用研究等方式。

艙段合作主要有兩種途徑，一是對(duì)接國(guó)外獨(dú)立研制的科學(xué)實(shí)驗(yàn)艙，二是對(duì)接與其他國(guó)家合作研制的科學(xué)實(shí)驗(yàn)艙。艙段合作是最具影響力的空間站國(guó)際合作形式。中國(guó)空間站在基本構(gòu)型建造完成后，具備再擴(kuò)展3個(gè)艙段的能力。

國(guó)外獨(dú)立研制艙段應(yīng)具備自主交會(huì)對(duì)接能力，滿足中國(guó)空間站有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范和接口要求，可由其自行發(fā)射，也可由中國(guó)的運(yùn)載火箭發(fā)射。不具備交會(huì)對(duì)接能力的小型艙段還可由中國(guó)貨運(yùn)飛船上行運(yùn)輸，并由機(jī)械臂和航天員將其組裝到空間站指定位置，此類艙段質(zhì)量可達(dá)5000千克，包絡(luò)可達(dá)直徑3米、長(zhǎng)4.5米。合作研制艙段由中國(guó)運(yùn)載火箭在境內(nèi)發(fā)射。

與具備豐富的載人航天飛行經(jīng)驗(yàn)國(guó)家合作，通過(guò)航天員聯(lián)合飛行，結(jié)合空間應(yīng)用與航天醫(yī)學(xué)等項(xiàng)目的合作研究，共同開(kāi)展對(duì)空間資源的開(kāi)發(fā)與利用。此外，可以利用中國(guó)的航天員選拔訓(xùn)練體系和基礎(chǔ)設(shè)施，為中國(guó)港澳臺(tái)地區(qū)和其它國(guó)家選拔訓(xùn)練航天員，并提供飛行機(jī)會(huì)，共同推動(dòng)載人航天發(fā)展。

空間國(guó)際救援是國(guó)際人道主義精神體現(xiàn)的新領(lǐng)域和新形式?？臻g國(guó)際救援主要考慮兩方面，一是中國(guó)飛船救援國(guó)際空間站，二是中國(guó)空間站接受他國(guó)飛船的救援。救援目的包括載人飛船對(duì)空間站駐站人員的緊急救援以及貨運(yùn)飛船對(duì)空間站平臺(tái)的救援，包括提升軌道，緊急補(bǔ)給物資等。

目前國(guó)際空間救援的主要技術(shù)壁壘在于交會(huì)對(duì)接接口，需要相互適應(yīng)的、統(tǒng)一的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，這在技術(shù)上是可以解決的。目前需要的是相互間強(qiáng)烈的合作愿望。

在空間站上，最廣泛的國(guó)際合作將體現(xiàn)在科學(xué)研究、空間應(yīng)用和空間技術(shù)試驗(yàn)項(xiàng)目方面的合作，以及搭載國(guó)外（區(qū)域）有效載荷。合作可以擴(kuò)大中國(guó)空間站應(yīng)用領(lǐng)域和范圍，提升中國(guó)空間站應(yīng)用水平和應(yīng)用能力，進(jìn)一步發(fā)揮空間站綜合效能，擴(kuò)展國(guó)家太空實(shí)驗(yàn)室的作用，促進(jìn)世界科技進(jìn)步和人類文明發(fā)展，使中國(guó)在空間科學(xué)研究方面能逐漸形成引領(lǐng)作用。合作的方式包括共同研制有效載荷、搭載國(guó)外有效載荷、發(fā)布關(guān)系全球資源環(huán)境重要數(shù)據(jù)、共享應(yīng)用成果等?？臻g站應(yīng)用合作主要在空間站上實(shí)施，部分項(xiàng)目也可以利用貨運(yùn)飛船進(jìn)行。

同時(shí)，空間站工程充分重視中國(guó)港澳臺(tái)地區(qū)的空間科學(xué)研究和應(yīng)用需求，積極支持其科研機(jī)構(gòu)參與空間站科學(xué)研究與應(yīng)用活動(dòng)。

研制和飛行任務(wù)安排

中國(guó)空間站工程分為空間實(shí)驗(yàn)室和空間站兩個(gè)階段實(shí)施。

空間實(shí)驗(yàn)室階段研制并首先發(fā)射天宮二號(hào)空間實(shí)驗(yàn)室，然后發(fā)射神舟十一號(hào)載人飛船和貨運(yùn)飛船與其對(duì)接。在神舟十一號(hào)任務(wù)中，安排航天員進(jìn)行中期訪問(wèn)，開(kāi)展維修試驗(yàn)和多項(xiàng)微重力相關(guān)的科學(xué)實(shí)驗(yàn)，并進(jìn)行柔性太陽(yáng)電池基板搭載試驗(yàn)。首發(fā)貨運(yùn)飛船將對(duì)天宮二號(hào)進(jìn)行推進(jìn)劑補(bǔ)加，并完成部分關(guān)鍵技術(shù)的飛行驗(yàn)證。

空間站階段分為關(guān)鍵技術(shù)驗(yàn)證階段、建造階段和運(yùn)營(yíng)階段。關(guān)鍵技術(shù)驗(yàn)證階段發(fā)射試驗(yàn)核心艙，并發(fā)射多艘載人飛船和貨運(yùn)飛船訪問(wèn)試驗(yàn)核心艙，驗(yàn)證航天員長(zhǎng)期駐留、再生生保、柔性太陽(yáng)電池翼和驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、大型柔性組合體控制、空間站組裝建造、維修和艙外操作、空間應(yīng)用等空間站建造核心關(guān)鍵技術(shù)。

空間站關(guān)鍵技術(shù)驗(yàn)證任務(wù)完成后，對(duì)試驗(yàn)核心艙進(jìn)行評(píng)估。若滿足在軌建造空間站條件，則直接以其為空間站核心艙，進(jìn)入建造階段。分別發(fā)射實(shí)驗(yàn)艙I和實(shí)驗(yàn)艙II 與之對(duì)接，完成空間站建造。其間將發(fā)射多艘神舟載人飛船和貨運(yùn)飛船，支持完成建造任務(wù)，并同步開(kāi)展科學(xué)技術(shù)實(shí)驗(yàn)。若試驗(yàn)核心艙不滿足在軌建造空間站條件，則在完成改進(jìn)完善后，發(fā)射新的核心艙，進(jìn)行空間站建造。

空間站建造任務(wù)完成后，進(jìn)入長(zhǎng)期運(yùn)營(yíng)和管理階段。航天員乘組將分批長(zhǎng)期駐站生活和工作，開(kāi)展科學(xué)技術(shù)研究和探索活動(dòng)。該階段將根據(jù)新的需求，進(jìn)行空間站擴(kuò)展，以及空間站應(yīng)用載荷的更換。

中國(guó)空間站工程采用了利用天宮二號(hào)空間實(shí)驗(yàn)室和貨運(yùn)飛船驗(yàn)證推進(jìn)劑補(bǔ)加技術(shù)，利用試驗(yàn)核心艙驗(yàn)證空間站組裝建造關(guān)鍵技術(shù)后，進(jìn)入空間站建造階段的總體技術(shù)路線。這樣的安排充分考慮了中國(guó)航天技術(shù)的現(xiàn)有基礎(chǔ)能力，體現(xiàn)了研制、飛行驗(yàn)證和建造任務(wù)循序漸進(jìn)、穩(wěn)妥可靠、積極跨越的發(fā)展戰(zhàn)略思想。

（原文刊自《載人航天》雜志2013年第2期，本刊進(jìn)行了摘編）

空間實(shí)驗(yàn)室示意圖

載人飛船每年執(zhí)行1～2次的飛行任務(wù)

貨運(yùn)飛船每年為空間站送去1～2次的必需品

核心艙

實(shí)驗(yàn)艙Ⅰ

實(shí)驗(yàn)艙Ⅱ