2014年1月10日，我國“載人航天空間交會對接工程”被授予國家科技進步特等獎。在此前的2013年10月30日，中國載人航天工程辦公室對外正式發(fā)布了中國載人航天工程標識及中國載人空間站、貨運飛船名稱。新發(fā)布的中國載人航天工程標識主造型既像一個漢語書法的“中”字，又類似空間站的基本形態(tài)，尾部的書法筆觸似騰空而起的火箭，充滿中國元素和航天特色，結構優(yōu)美、寓意深刻。中國載人空間站及各艙段和貨運飛船共5個名稱，具體如下：載人空間站命名為“天宮”，代號“TG”；核心艙命名為“天和”，代號“TH”；實驗艙-1命名為“問天”，代號“WT”；實驗艙-2命名為“巡天”，代號“XT”；貨運飛船命名為“天舟”，代號“TZ”。這5個名稱既注重了單個名稱的內涵，又強調了保持全套名稱的系統(tǒng)性、協(xié)調性和互補性。自發(fā)布之日起，中國載人航天工程啟用新的標識，載人空間站及貨運飛船有關文件及宣傳文稿一律使用新的規(guī)范名稱和代號。

中國載人航天工程標識（中國載人航天工程網 提供）

1 宏偉的空間大廈

2013年，我國天宮－1與神舟－10載人飛行任務獲得圓滿成功，這標志著我國載人航天工程將全面進入載人空間站工程建設階段。我國下一步將研制和發(fā)射天宮-2空間實驗室和貨運飛船，最終將在2020年左右建成我國第一座空間站。

猶如空間大廈的空間站也可稱為航天母艦、宇宙城堡，是一種可供多名航天員巡訪、長期居住和工作的大型航天器，于20世紀70年代問世。其主要特點是體積大、壽命長、功能強，可長期有人照料，大規(guī)模開發(fā)太空資源；但它不能天地往返，需用宇宙飛船或航天飛機等天地往返運輸器把人和貨物送上去或接回。

空間站具有自主補給消耗品、檢修和更換設備的能力，以及變更和擴大其功能的性質。其先入軌后上人的特征，既提高了安全保障，又簡化了研制過程，前景十分廣闊。由于可在軌補給，因此空間站工作壽命很長，通常為5～15年，甚至更長?？臻g站在軌長期飛行期間，站內儀器和設備可根據(jù)任務需要由航天員隨時更換。儀器出現(xiàn)故障時航天員也能就地維修。站內航天員一般每隔90天輪換一次，由載人飛船或航天飛機接送，大型實驗或空間裝配任務可由幾批航天員陸續(xù)完成。

1971年4月19日，蘇聯(lián)成功發(fā)射了世界第一座空間站禮炮－1。此舉對美國是一個極大的刺激，于是它馬上用“阿波羅”工程的剩余材料研制了一個名叫“天空實驗室”的空間站，并于1973年5月14日升空，還創(chuàng)下了當時連續(xù)載人84天的世界記錄。后來，美國又覺得空間站不是什么新“玩藝兒”，只需“廢物利用”便可造出來，于是便“喜新厭舊”，傾財力、物力和人力去研究航天飛機了。然而，蘇聯(lián)對空間站一直格外青睞，采取了積極、穩(wěn)妥和循序漸進的發(fā)展戰(zhàn)略，先后發(fā)射了8座空間站，在空間站領域領先一步。目前，在太空運行的空間站是美俄等16個國家聯(lián)合建造的“國際空間站”，它擬工作到2020年。

從總體結構上講，已發(fā)射的空間站可分為以下2種共4代：

第1種空間站是單艙式或稱單一式空間站。這種空間站用運載火箭一次就能送上太空。其優(yōu)點是所用硬件少、成本低、技術簡單，不需要航天員出艙等，因而早期的空間站都采用這類構型；它的缺點是容積小、太死板、工效低，影響了許多科學實驗活動的進行，并且很難長期載人。這種空間站先后發(fā)展了2代，即第1、2代空間站。

第2種空間站是多艙式或叫組合式空間站。這種空間站是由陸續(xù)發(fā)射的多個艙段在軌道上組裝而成的。其優(yōu)點是航天員的生活和工作空間大，靈活性強，運行時間長；缺點是技術復雜，投資和風險大。多艙式空間站也先后發(fā)展了兩代，即第3、4代空間站。

蘇聯(lián)禮炮-1試驗性空間站示意圖

2 “禮炮”之后有“和平”

20世紀70年代上天的蘇聯(lián)禮炮－1～5、美國“天空實驗室”以及隨美國航天飛機進行了22次短期飛行的歐洲航天局“空間實驗室”是第1代空間站。由于它們具有試驗性質，所以也叫試驗性空間站。其主要特征是站上均只有1個對接口，因而只能接納1艘客貨兩用飛船（運送往返人員和少量物品），其科研儀器和主要物品均是發(fā)射前就裝入了空間站內，無法及時補給許多重要物資，這就限制了載人的時間和空間站在軌運行壽命。不過，這一代空間站解決了許多有關的重大科技問題。例如，證實了在太空也和地面一樣，有必要把臥房、工作間等按各自的特點分別建造，以免相互束縛和影響；人在太空呆上若干天，可用輪換航天員的辦法，使空間站利用率大為提高；空間站即使是短暫性的，它也比其他載人航天器有較大的進步。

蘇聯(lián)的禮炮－6、7是第2代空間站，它們分別于1977年9月29日、1982年4月19日入軌，是實用性空間站。其主要特點是均有2個對接口，即可同時接納兩艘飛船，從而能把載人與運貨分開，延長了空間站壽命和航天員在軌駐留時間。在第1代空間站中，壽命最長的禮炮－4工作了2年多，而第2代空間站中的禮炮－6、7分別運行了5年、9年。

美國獨自建造的唯--座空間站“天空實驗室”

第3代空間站和平號于1986年2月20日開始在太空建造，它采用積木式（或稱艙體式構型），運行了15年，所以也叫長久性空間站。其率先升空的核心艙不僅能用于航天員生活居住，控制整個空間站正常運行，其上還有6個對接口，它先后像搭積木一樣對接了5個專用實驗艙（量子－1、量子－2、“晶體”、“光譜”和“自然”）及“聯(lián)盟”系列載人飛船、“進步”系列貨運飛船，形成了龐大的空間復合體，總質量達100多噸。其中的“晶體”艙還對接過美國航天飛機，使其總質量達200多噸。和平號是世界第1個多艙式空間站，大大擴展了航天員的活動空間，具有功能強、壽命長、使用范圍廣、工作效率高等一系列優(yōu)點。但它也存在一些先天不足：其供電嚴重不足是和平號不能充分取得應用效益的重要原因；天地往返運輸能力低是和平號存在的另一個致命弱點；其姿控系統(tǒng)設計也存在問題。2001年3月23日，“百病纏身”的和平號由地面控制成功墜落在南太平洋預定海域。

蘇聯(lián)禮炮－7實用性空間站與聯(lián)盟－T5飛船軌道復合體

俄羅斯和平號長久性空間站全貌

3 天上有個“聯(lián)合國”

第4代空間站由16個國家聯(lián)合建造，所以稱作“國際空間站”。它采用桁架掛艙式構型，即以長達幾十米或上百米的組裝式或展開式桁架為基礎結構，然后將多個艙段和設備安裝在桁架上。其中的桁架就像“空中閣樓”的大梁一樣是“主心骨”。由于這種空間站有望運行20年以上，所以也叫永久性空間站。

“國際空間站”于1998年開始建造，2011年建成，建成后的容積約1000m3，質量大于400t，有13個增壓艙，其中6個用于科學實驗，3個供航天員居住，1個為多功能貨艙，3個為對接用的節(jié)點艙。這些艙體和其他設備由航天飛機和一次性運載火箭分多次運往軌道，然后由站上的遙控機械臂系統(tǒng)和航天員艙外活動進行組裝，逐步建成了這座規(guī)模龐大、功能廣泛的永久性空間站。在空間站運行期間，航天員的替換和物資補給由宇宙飛船提供。

“國際空間站”的優(yōu)點是靈活性更強，可根據(jù)實際需要組成各種不同的形狀；安裝在桁架上的各個艙段、設備，太陽電池翼的拆卸、修理和更換都很方便；采用集中式供電和使用統(tǒng)一的控制系統(tǒng)，可大大提高空間站的工作效率；其結構不像艙段式那樣緊湊，有效載荷安裝和使用都很方便，桁架間的寬闊空間使多種觀測儀器的安裝和太陽電池板的增設變得容易得多。這種空間站的缺點是規(guī)模大、費用高、技術復雜，尤其是需要航天員多次出艙完成組裝工作，因此在建造過程中有較大風險。

現(xiàn)已竣工的“國際空間站”實質上是一個集積木式和桁架掛艙式構型于一體的“混血兒”，所以也叫混合式空間站，目的是為了充分利用和平號空間站的成熟技術，減少建造難度、費用和風險。

從總體上看，“國際空間站”由兩大部分立體交叉組合而成：一部分是以俄制多功能貨艙為基礎，通過對接艙段及節(jié)點艙，與俄羅斯服務艙、研究艙、生命保障艙，以及美國、日本和歐洲航天局的實驗艙對接形成空間站的核心部分；另一部分是在美國的桁架結構上安裝加拿大的移動服務系統(tǒng)、艙外儀器設備(包括中國參與研制的阿爾法磁譜儀－2)和4對大型太陽電池翼。這兩大部分垂直交叉構成“龍骨架”，增強了空間站的剛度，且有利于各分系統(tǒng)和科研設備工作性能的正常發(fā)揮，航天員出艙裝配與維修也很方便，也使空間站的微重力環(huán)境與控制精度達到最佳。2014年初，美國已批準延長“國際空間站”工作年限至2024年。

2011年5月建成的長久性“國際空間站”

4 未來前景美如畫

經過30多年的空間站研究和實踐，人們已經認識到空間站有極其廣泛的用途，主要包括10個領域：材料加工與生產，科學實驗，對地觀測，通信與導航，發(fā)展空間技術，空間組裝、發(fā)射和回收各類航天器，空間保養(yǎng)、維修、校正、支援與改進各類航天器，登月基地、星際航行補給站和中間站，空間交通樞紐中心和軍事應用。人類現(xiàn)在已經完成了試驗性、實用性、長久性空間站的發(fā)展階段，“國際空間站”的建造完畢，標志著永久性空間站的應用階段已經開始，它將使載人航天的意義更加明朗化。

從目前來講，空間大、運行時間長的空間站是最適合長期載人、開發(fā)太空資源的理想基地，是航天發(fā)展過程中合乎邏輯的一步。它不僅能進行各種科研、試驗、軍事和生產活動，還可以作為服務中心，為其他航天器提供組裝、維修等服務，也能作為宇宙旅館或載人登火星的中轉站。換句話說：利用空間站能長期載人的優(yōu)勢，可進一步研究地球環(huán)境和宇宙空間，并開發(fā)太陽系；實現(xiàn)空間工業(yè)化生產，進行微重力科研及材料、生物制品等產品的空間加工和生產；充分發(fā)揮航天員在觀察、判斷、觸覺及處理意外情況等方面高超的主觀能動性，在站上組裝和維修各類航天器；建立空間補給維修基地；以空間站為中轉站，把航天員送到其他星球上。

今后，空間站的一個重要用途就是作為太空旅館，接待來太空的觀光者。這不是夢想，因為已多名游客到“國際空間站”遨游過了。美俄的兩個專用太空旅館有望在2020年前建成。為了解決地球上自然界生態(tài)失衡、環(huán)境惡化、資源短缺、人口泛濫等問題，同時又能使各個國家都能按照自己的意愿發(fā)展生產和技術，未來還有可能在太空中建造可產生人造重力的太空城。

俄羅斯軌道科技公司的太空旅館剖視圖

5 中國空間站概貌

物能力6t。俄羅斯的“進步”貨運飛船上行貨物運輸能力只有2.4t。另外，我國貨運飛船貨運載荷比也將達世界先進水平，比歐洲、日本的貨運飛船都高，達46%。我國貨運飛船將用運載能力較大的長征－7火箭發(fā)射，它是新一代中型運載火箭，全面推行數(shù)字化設計，被稱為“數(shù)字火箭”，采用綠色環(huán)保推進劑，近地軌道運載能力為13.5t。

我國空間站基本構型為T字形，由三個20噸級艙段組成，核心艙居中，實驗艙－1、2分別連接于兩側。其中核心艙主要配置航天員生活措施，并有一定有效載荷實驗能力，還裝有1個大型機械臂；兩個實驗艙主要用于空間科學實驗、空間應用、空間技術試驗，配置1個小型機械臂?？臻g站按長期載3人狀態(tài)設計，每半年由載人飛船實施人員輪換，由貨運飛船進行推進劑和物資補給，并進行維修維護設備的上行運輸。它將在軌運營10年以上，成為我國空間科學和新技術研究試驗的重要基地。我國空間站艙段將用長征－5B新型大推力運載火箭發(fā)射，該火箭近地軌道運載能力可達25t。

可見，我國的空間站將達到世界第三代空間站的水平，由多個艙段組成，采用積木式構型。其特點有兩個：一是起點高；二是效益高。

值得一提的是，自2011年4月起，中國載人航天工程面辦公室開始向社會公眾廣泛征集載人空間站整體名稱及各艙段和貨運飛船活動，共收到名稱作品10萬余件、標識作品9000余件。在通過廣泛征求意見、建議并反復研究后，最終形成本文開頭介紹的最新發(fā)布的命名方案并獲中央政府批準。

按目前計劃，“國際空間站”將在2024年退役，我國空間站將在2020年建成，設計壽命10年，所以2024年以后，我國空間站有可能是世界上唯一在軌運行的空間站，這將有利于開展國際合作，共享太空資源。

正是由于空間站有上述優(yōu)越性，所以我國將建可長期載人的大型空間站。我國載人航天工程采用“三步走”的發(fā)展戰(zhàn)略：

第一步是解決載人航天的天地往返，這一步通過神舟－5、6載人飛船圓滿完成。

第二步是突破和掌握航天員空間出艙活動、空間交會對接兩項關鍵技術，然后發(fā)射空間實驗室和貨運飛船，這一步通過發(fā)射神舟－7、8、9、10飛船與天宮-1目標飛行器完成了前半部分。中國載人航天工程辦公室主任王兆耀說，計劃在2015年前后發(fā)射天宮－2空間實驗室，中國載人航天工程總師周建平透露，貨運飛船將在天宮－2上天半年后發(fā)射?！疤鞂m”與國外第一代空間站的功能相似，但“天宮”的質量較小，所以叫空間實驗室，相當于空間站的雛形或叫簡易空間站。我國的空間實驗室比歐洲的機載“空間實驗室”壽命長得多。

第三步是建造長期有人照料的大型空間站。據(jù)載人航天辦公室主任王兆耀透露，我國計劃在2018年前后發(fā)射空間站核心艙，2020－2022年完成中國載人空間站的建造。在此期間，根據(jù)需要發(fā)射一系列的貨運飛船和載人飛船，向空間站提供物資的補給和成員的往返。

據(jù)權威專家公開介紹，天宮－2原是天宮－1的備份，但由于天宮－1表現(xiàn)很好，所以現(xiàn)正在對天宮－2進行適應性改裝，讓它執(zhí)行空間實驗室任務。與天宮－1相比，天宮－2功能更強，主要是驗證空間站的部分新技術，進行一定規(guī)模的空間應用。比如，將通過貨運飛船給天宮－2自動補加推進劑；完成驗證再生生保關鍵技術試驗；開展更多的空間科學實驗。天宮－2的任務和最終要建立起來的空間站結合得更緊密，科學實驗和技術試驗項目也更多。

我國目前正在研制的貨運飛船由貨物艙和推進艙組成，其上行貨物運輸能力為6.5t,下行銷毀廢棄