1 概述

1992年9月21日，中國(guó)正式作出實(shí)施載人航天工程的決策，批準(zhǔn)載人飛船工程啟動(dòng)實(shí)施，明確了中國(guó)載人航天“三步走”的發(fā)展戰(zhàn)略。第一步是發(fā)射載人飛船，建成初步配套的實(shí)驗(yàn)性載人飛船工程，開(kāi)展空間應(yīng)用實(shí)驗(yàn)。第二步是突破航天員出艙活動(dòng)技術(shù)、空間飛行器交會(huì)對(duì)接技術(shù)、推進(jìn)劑補(bǔ)加技術(shù)，發(fā)射空間實(shí)驗(yàn)室和貨運(yùn)飛船，解決有一定規(guī)模的、短期有人照料的空間應(yīng)用問(wèn)題。第三步是建造空間站，解決較大規(guī)模、長(zhǎng)期有人照料的空間應(yīng)用問(wèn)題。

中國(guó)空間技術(shù)研究院（簡(jiǎn)稱研究院）是中國(guó)載人航天任務(wù)的主體承研單位，截至2017年底，研制并發(fā)射了11艘“神舟”飛船、天宮一號(hào)目標(biāo)飛行器和天宮二號(hào)空間實(shí)驗(yàn)室，以及1艘貨運(yùn)飛船天舟一號(hào)，成功突破并驗(yàn)證了載人天地往返、太空出艙活動(dòng)、空間交會(huì)對(duì)接、空間站貨物補(bǔ)給、推進(jìn)劑在軌補(bǔ)加等載人航天關(guān)鍵技術(shù)。

2 發(fā)展歷程

“神舟”飛船

研究院研制了神舟一號(hào)至十一號(hào)共11艘“神舟”系列飛船。

1999年11月20日，研制院研制的神舟一號(hào)飛船成功發(fā)射，開(kāi)啟了中國(guó)載人航天的征程。神舟一號(hào)飛船是中國(guó)第一艘無(wú)人試驗(yàn)飛船，在太空飛行21h后，返回艙在中國(guó)內(nèi)蒙古中部地區(qū)成功著陸。該飛船是初樣電性船，采用最小配置，僅有與飛船返回系統(tǒng)緊密相關(guān)的9個(gè)分系統(tǒng)。此次飛行試驗(yàn)成功驗(yàn)證了飛船關(guān)鍵技術(shù)和系統(tǒng)設(shè)計(jì)的正確性，考核了飛船系統(tǒng)的艙段分離技術(shù)、調(diào)姿制動(dòng)技術(shù)、升力控制技術(shù)、防熱技術(shù)和回收著陸技術(shù)等五大關(guān)鍵技術(shù)的可靠性。

此后，研究院研制的神舟二號(hào)、三號(hào)和四號(hào)飛船分別于2001年1月、2002年3月和2002年12月成功發(fā)射。神舟二號(hào)是中國(guó)第一艘基本達(dá)到正樣要求的無(wú)人飛船，神舟三號(hào)是第一艘正樣飛船，神舟四號(hào)是完全按照載人狀態(tài)設(shè)計(jì)的無(wú)人飛船。

研究院研制的神舟五號(hào)載人飛船于2003年10月15日9時(shí)發(fā)射，在軌正常運(yùn)行14圈后，于10月16日6時(shí)23分安全返回至主著陸場(chǎng)預(yù)定落區(qū)，航天員楊利偉自主出艙，圓滿完成了中國(guó)首次載人飛行試驗(yàn)任務(wù)，標(biāo)志著中國(guó)成為世界上第三個(gè)獨(dú)立掌握載人航天技術(shù)的國(guó)家。

神舟五號(hào)載人飛船在神舟四號(hào)研制的基礎(chǔ)上，對(duì)乘坐的安全性與舒適性又做了進(jìn)一步改進(jìn)和完善。神舟五號(hào)自動(dòng)化程度非常高，制導(dǎo)、導(dǎo)航控制和數(shù)據(jù)管理分系統(tǒng)均具有較強(qiáng)的容錯(cuò)能力。為保證航天員的生命安全，設(shè)置了多種安全救生模式和百余種故障對(duì)策方案。

神舟五號(hào)載人飛船在內(nèi)蒙古主著陸場(chǎng)成功著陸后，楊利偉自主出艙

研究院研制的神舟六號(hào)飛船于2005年10月12日發(fā)射，將費(fèi)俊龍和聶海勝兩名航天員送入太空，該任務(wù)首次實(shí)現(xiàn)了“真正有人參與的空間飛行試驗(yàn)”，使中國(guó)載人航天實(shí)現(xiàn)了從“一人一天”到“多人多天”載人飛行的重大跨越。

“神舟”飛船整船熱真空試驗(yàn)

“神舟”飛船返回艙回收試驗(yàn)

神舟六號(hào)飛行任務(wù)圓滿成功

神舟七號(hào)航天員翟志剛出艙時(shí)揮動(dòng)國(guó)旗

研究院研制的神舟七號(hào)飛船于2008年9月25日發(fā)射，將翟志剛、劉伯明和景海鵬3名航天員送入太空，翟志剛完成了太空行走任務(wù)，使我國(guó)成為世界上第三個(gè)獨(dú)立掌握空間出艙活動(dòng)技術(shù)的國(guó)家。飛船還與天鏈一號(hào)中繼衛(wèi)星進(jìn)行了中國(guó)國(guó)內(nèi)首次天地?cái)?shù)據(jù)中繼系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸試驗(yàn)。

研究院研制的神舟八號(hào)飛船于2011年11月1日發(fā)射，它與天宮-1目標(biāo)飛行器完成了中國(guó)首次空間無(wú)人自控交會(huì)對(duì)接試驗(yàn)，標(biāo)志著中國(guó)已基本掌握空間交會(huì)對(duì)接技術(shù)。

研究院研制的神舟九號(hào)飛船于2012年6月16日發(fā)射，將景海鵬、劉旺、劉洋3名航天員送入太空。神舟九號(hào)與天宮一號(hào)以組合體方式飛行10天，航天員進(jìn)入天宮一號(hào)，中國(guó)首次在軌實(shí)現(xiàn)人員和貨物在飛行期間的轉(zhuǎn)移，完成了運(yùn)輸任務(wù)。

研究院研制的神舟十號(hào)飛船于2013年6月11日發(fā)射，將聶海勝、張曉光和王亞平3名航天員送入太空。其與天宮一號(hào)成功實(shí)施1次手動(dòng)對(duì)接和1次近距離交會(huì)試驗(yàn)，與天宮一號(hào)形成組合體飛行期間，開(kāi)展了密封圈更換等在軌維修操作工作。飛船首次繞飛天宮一號(hào)，為未來(lái)與空間站對(duì)接做準(zhǔn)備。此次試驗(yàn)是載人天地往返運(yùn)輸系統(tǒng)首次應(yīng)用性飛行，驗(yàn)證了航天員在軌駐留保障技術(shù)，進(jìn)一步驗(yàn)證和鞏固了中國(guó)的交會(huì)對(duì)接技術(shù)，并執(zhí)行了中國(guó)首次在軌維修操作、太空授課活動(dòng)，使中國(guó)載人航天工程戰(zhàn)略“三步走”第二步第一階段任務(wù)完美收官。

神舟九號(hào)航天員手控交會(huì)對(duì)接訓(xùn)練

神舟十號(hào)航天員出艙后揮手致意

打造中的神舟十一號(hào)載人飛船

研究院研制的神舟十一號(hào)載人飛船于2016年10月17日發(fā)射，將景海鵬、陳冬送入太空。在軌期間，其與天宮二號(hào)空間實(shí)驗(yàn)室自動(dòng)交會(huì)對(duì)接成功。此次交會(huì)對(duì)接首次模擬了未來(lái)空間站交會(huì)對(duì)接方式，即載人飛船利用自身機(jī)動(dòng)能力去追蹤空間站。此次任務(wù)開(kāi)展了豐富的在軌實(shí)驗(yàn)/試驗(yàn)和科普活動(dòng)。神舟十一號(hào)飛船按照60人天駐留要求設(shè)計(jì)，優(yōu)化了軌道艙布局。

天宮一號(hào)進(jìn)行總裝

“天宮”空間實(shí)驗(yàn)室

中國(guó)載人航天工程第二步任務(wù)重點(diǎn)放在航天器交會(huì)對(duì)接和航天員空間活動(dòng)等重大技術(shù)突破上。2006年3月，國(guó)家批準(zhǔn)同意成立載人航天工程空間實(shí)驗(yàn)室系統(tǒng)。

研究院研制的天宮一號(hào)目標(biāo)飛行器于2011年9月29日發(fā)射升空，它是為實(shí)施載人航天工程交會(huì)對(duì)接任務(wù)自主研制的全新載人航天器，具備空間實(shí)驗(yàn)室長(zhǎng)壽命、短期有人駐留的技術(shù)特點(diǎn)，是一個(gè)功能基本完整、規(guī)模較小的試驗(yàn)性空間實(shí)驗(yàn)室。天宮一號(hào)分別于2011年11月、2012年6月和2013年6月與神舟八號(hào)、九號(hào)、十號(hào)飛船成功進(jìn)行了交會(huì)對(duì)接試驗(yàn)，突破和掌握了空間交會(huì)對(duì)接技術(shù)，建成了支持航天員在軌中短期駐留的載人空間試驗(yàn)平臺(tái)，中國(guó)成為了世界第三個(gè)掌握空間交會(huì)對(duì)接技術(shù)的國(guó)家。

天宮一號(hào)采用兩艙方案構(gòu)型，由實(shí)驗(yàn)艙和資源艙組成，飛行器總長(zhǎng)10．4m，最大直徑3．35m，發(fā)射質(zhì)量為8600kg。實(shí)驗(yàn)艙是飛行器的控制艙，也是航天員的工作艙和生活艙，最大直徑3．35m，軸向長(zhǎng)度6．4m，艙內(nèi)可提供航天員活動(dòng)的空間為15m2。

洞察天宮一號(hào)內(nèi)部

天宮一號(hào)也是中國(guó)首個(gè)低軌長(zhǎng)壽命載人航天器，在軌運(yùn)行壽命設(shè)計(jì)為兩年。研究團(tuán)隊(duì)開(kāi)展了設(shè)備材料的長(zhǎng)壽命設(shè)計(jì)，以及中期在軌駐留資源配置等分析與研究。針對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)部件、材料老化、資源消耗和空間環(huán)境影響方面進(jìn)行了25項(xiàng)壽命試驗(yàn)驗(yàn)證。此外，通過(guò)采用專用防護(hù)板和輻射器結(jié)合的空間碎片防護(hù)技術(shù)，解決了目標(biāo)飛行器易受空間碎片撞擊損壞的難題。

研究院研制的天宮二號(hào)空間實(shí)驗(yàn)室于2016年9月15日發(fā)射，它是中國(guó)第一個(gè)真正意義上的空間實(shí)驗(yàn)室。天宮二號(hào)先后接受了神舟十一號(hào)載人飛船和天舟一號(hào)貨運(yùn)飛船的訪問(wèn)，驗(yàn)證了航天員中期駐留和推進(jìn)劑在軌補(bǔ)加技術(shù)，這兩項(xiàng)技術(shù)是未來(lái)空間站建成并運(yùn)行的重要基礎(chǔ)。此外，開(kāi)展了大規(guī)模的空間科學(xué)和應(yīng)用實(shí)驗(yàn)。天宮二號(hào)與天宮一號(hào)相比，外形沒(méi)變，但為滿足推進(jìn)劑補(bǔ)加驗(yàn)證試驗(yàn)需要，對(duì)推進(jìn)分系統(tǒng)進(jìn)行了適應(yīng)性改造；為滿足中期駐留需要，對(duì)載人宜居環(huán)境進(jìn)行了重大改善。

“天舟”貨運(yùn)飛船

“天舟”貨運(yùn)飛船是中國(guó)載人航天工程“三步走”戰(zhàn)略中載人空間站工程的重要組成部分。

2017年4月20日，研究院研制的天舟一號(hào)貨運(yùn)飛船成功發(fā)射，它是中國(guó)首艘貨運(yùn)飛船。在軌期間，它與天宮二號(hào)空間實(shí)驗(yàn)室完成多次交會(huì)對(duì)接，與天宮二號(hào)形成組合體飛行，進(jìn)行了大量在軌試驗(yàn)/實(shí)驗(yàn)，成功驗(yàn)證了空間站貨物補(bǔ)給、推進(jìn)劑在軌補(bǔ)加、自主快速交會(huì)對(duì)接等關(guān)鍵技術(shù)，突破和掌握推進(jìn)劑在軌補(bǔ)加技術(shù)，為中國(guó)空間站組裝建造和長(zhǎng)期運(yùn)營(yíng)掃清了能源供給上的障礙，使中國(guó)成為世界上第三個(gè)獨(dú)立掌握這一關(guān)鍵技術(shù)的國(guó)家。天舟一號(hào)飛行任務(wù)取得圓滿成功，標(biāo)志著中國(guó)載人航天工程第二步勝利完成，也正式宣告中國(guó)航天邁進(jìn)“空間站”時(shí)代。

“天舟”貨運(yùn)飛船最大裝載狀態(tài)下質(zhì)量達(dá)13．5t，是中國(guó)目前為止體積最大、質(zhì)量最大的用于載人航天任務(wù)的貨運(yùn)航天器。其上行貨物運(yùn)輸能力為6．5t，推進(jìn)劑補(bǔ)加能力約為2t，具備獨(dú)立飛行3個(gè)月的能力。

天舟一號(hào)進(jìn)行熱真空試驗(yàn)

天舟一號(hào)的推進(jìn)艙由“神舟”推進(jìn)艙的一層變成了兩層，貯箱數(shù)量由原來(lái)的4個(gè)增加為8個(gè)，分屬于兩個(gè)獨(dú)立設(shè)計(jì)的推進(jìn)劑貯箱系統(tǒng)，不僅可為天宮二號(hào)攜帶一箱推進(jìn)劑，還能把用于自身控制的推進(jìn)劑“轉(zhuǎn)讓”出去。推進(jìn)艙可以裝載2．4～3．5t的推進(jìn)劑，最高裝載量是天宮二號(hào)推進(jìn)劑攜帶量的2．5倍。

3 未來(lái)展望

中國(guó)載人航天工程的第三步是建成和運(yùn)營(yíng)近地載人空間站，使中國(guó)成為獨(dú)立掌握近地空間長(zhǎng)期載人飛行技術(shù)、具備長(zhǎng)期開(kāi)展近地空間有人參與科學(xué)技術(shù)試驗(yàn)和綜合開(kāi)發(fā)利用太空資源能力的國(guó)家。

研究院為中國(guó)載人航天工程第三步空間站系統(tǒng)研制的1個(gè)核心艙和2個(gè)實(shí)驗(yàn)艙預(yù)計(jì)將于2019～2022年間陸續(xù)發(fā)射。研究院研制的光學(xué)艙也計(jì)劃于2022年前后發(fā)射入軌，光學(xué)艙系統(tǒng)作為空間站的“巡天”平臺(tái)，將與空間站共軌飛行，支持多功能光學(xué)設(shè)施開(kāi)展巡天和對(duì)地觀測(cè)；需要時(shí)可與空間站主體對(duì)接，開(kāi)展推進(jìn)劑補(bǔ)加、設(shè)備維護(hù)和載荷設(shè)備升級(jí)等活動(dòng)。

研究院將持續(xù)加強(qiáng)技術(shù)創(chuàng)新，為中國(guó)后續(xù)的載人航天工程及和平利用和開(kāi)發(fā)空間資源，擔(dān)負(fù)起更多的責(zé)任，做出新的更大的貢獻(xiàn)。