綜編/本刊編輯部
4月29日11時(shí)23分,我國(guó)空間站任務(wù)首發(fā)飛行器——天和核心艙發(fā)射成功,開(kāi)啟空間站任務(wù)的新時(shí)代。作為我國(guó)載人航天工程空間站建造階段的首顆航天器,天和核心艙的升空意味著中國(guó)人在太空有了一個(gè)“家”。
6月17日,神舟十二號(hào)載人飛船發(fā)射圓滿成功,我國(guó)三位航天員聶海勝、劉伯明、湯洪波在當(dāng)日進(jìn)入天和核心艙,標(biāo)志著中國(guó)人首次進(jìn)入自己的空間站。
6月21日,全球第一位數(shù)字航天員小諍正式亮相,與用戶一起漫游中國(guó)空間站天和核心艙、國(guó)際空間站、和平號(hào)空間站。
中國(guó)空間站以天和核心艙、問(wèn)天實(shí)驗(yàn)艙、夢(mèng)天實(shí)驗(yàn)艙三艙為基本構(gòu)型。
核心艙作為空間站組合體控制和管理主份艙段,具備交會(huì)對(duì)接、轉(zhuǎn)位與停泊、乘組長(zhǎng)期駐留、航天員出艙、保障空間科學(xué)實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Α?/p>
問(wèn)天和夢(mèng)天實(shí)驗(yàn)艙均作為支持大規(guī)模艙內(nèi)外空間科學(xué)實(shí)驗(yàn)和技術(shù)試驗(yàn)載荷支持艙段,同時(shí)問(wèn)天實(shí)驗(yàn)艙還作為組合體控制和管理備份艙段,具備出艙活動(dòng)能力,夢(mèng)天實(shí)驗(yàn)艙具備載荷自動(dòng)進(jìn)出艙能力。
中國(guó)空間站三艙飛行器依次發(fā)射成功后,將在軌通過(guò)交會(huì)對(duì)接和轉(zhuǎn)位,形成“T”構(gòu)型組合體,長(zhǎng)期在軌運(yùn)行。組合體在軌運(yùn)行壽命不小于10年,并可通過(guò)維修維護(hù)延長(zhǎng)使用壽命。
開(kāi)展空間站工程,將從國(guó)家全產(chǎn)業(yè)鏈角度,極大地引領(lǐng)和帶動(dòng)包括空間科學(xué)、生命科學(xué)等多種前沿學(xué)科和原材料、元器件、智能制造等多領(lǐng)域先進(jìn)技術(shù)發(fā)展,發(fā)揮不可替代的作用。
空間站作為長(zhǎng)期在軌運(yùn)行的“太空母港”,其天然的高真空、微重力、超潔凈環(huán)境也可以充分用于開(kāi)展各類科學(xué)技術(shù)研究,推動(dòng)科技進(jìn)步。
因此,空間站工程將產(chǎn)生巨大經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益,已經(jīng)成為衡量一個(gè)國(guó)家經(jīng)濟(jì)、科技和綜合國(guó)力的重要標(biāo)志,受到各航天大國(guó)的高度重視。
國(guó)際空間站是目前在軌運(yùn)行最大的空間平臺(tái),是一個(gè)擁有現(xiàn)代化科研設(shè)備、可開(kāi)展大規(guī)模、多學(xué)科基礎(chǔ)和應(yīng)用科學(xué)研究的空間實(shí)驗(yàn)室。它的規(guī)模大約有423噸,由美國(guó)、俄羅斯、加拿大、日本等16國(guó)聯(lián)合、歷經(jīng)12年建造完成。
中國(guó)空間站由一個(gè)核心艙和兩個(gè)實(shí)驗(yàn)艙組成,在總體規(guī)模上不及國(guó)際空間站,這主要是在建設(shè)思路上按照符合中國(guó)國(guó)情,有所為、有所不為來(lái)考慮。
綜合當(dāng)前需求和耗費(fèi)等因素,采用規(guī)模適度、留有發(fā)展空間的思路,既可以滿足重大科學(xué)研究項(xiàng)目的需要,又同時(shí)具備擴(kuò)展和支持來(lái)往飛行器對(duì)接的能力。
中國(guó)空間站在建設(shè)過(guò)程中始終追求技術(shù)進(jìn)步,充分采用當(dāng)代先進(jìn)技術(shù)建造和運(yùn)營(yíng),全面掌握大型空間設(shè)施的建造和在軌操作能力;同時(shí)注重應(yīng)用效益,在空間站應(yīng)用領(lǐng)域?qū)⑷〉弥卮髣?chuàng)新成果,追求運(yùn)營(yíng)經(jīng)濟(jì)性,走可持續(xù)發(fā)展的道路。
此外,中國(guó)空間站由我國(guó)自主建造,實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)品全部國(guó)產(chǎn)化,部組件全部國(guó)產(chǎn)化,原材料全部國(guó)產(chǎn)化,關(guān)鍵核心元器件100%自主可控。
中國(guó)空間站主要有五大工程目標(biāo)。
一是建造并運(yùn)營(yíng)近地空間站,突破、掌握和發(fā)展大型復(fù)雜航天器的在軌組裝與建造、長(zhǎng)期安全可靠飛行、運(yùn)營(yíng)管理和維護(hù)技術(shù),提升國(guó)家航天技術(shù)水平,帶動(dòng)相關(guān)領(lǐng)域和行業(yè)的科技進(jìn)步,增強(qiáng)綜合國(guó)力。
二是突破、掌握和發(fā)展近地空間長(zhǎng)期載人航天飛行技術(shù),解決近地軌道長(zhǎng)期載人航天飛行的主要醫(yī)學(xué)問(wèn)題,實(shí)現(xiàn)航天員長(zhǎng)期在軌健康生活和有效工作。
三是建成國(guó)家太空實(shí)驗(yàn)室。發(fā)展具有國(guó)際先進(jìn)水平的空間科學(xué)與應(yīng)用能力,開(kāi)展多領(lǐng)域空間科學(xué)實(shí)驗(yàn)和技術(shù)試驗(yàn)、空間應(yīng)用,以及科普教育,獲取具有重大科學(xué)價(jià)值的研究成果和重大戰(zhàn)略意義的應(yīng)用成果。
四是開(kāi)展國(guó)際(區(qū)域)合作,為人類和平開(kāi)發(fā)和利用空間資源做出積極貢獻(xiàn)。
五是以在軌服務(wù)、地月和深空載人探測(cè)需求為牽引,試驗(yàn)和驗(yàn)證相關(guān)關(guān)鍵技術(shù),為載人航天持續(xù)發(fā)展積累技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)。
中國(guó)空間站任務(wù)分為關(guān)鍵技術(shù)驗(yàn)證、組裝建造和運(yùn)營(yíng)三個(gè)階段,目前正處于關(guān)鍵技術(shù)驗(yàn)證階段。
在這個(gè)階段,將發(fā)射天和核心艙和2艘載人飛船、2艘貨運(yùn)飛船,在軌驗(yàn)證7大關(guān)鍵技術(shù):空間站推進(jìn)劑補(bǔ)加、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、組裝建造、艙外操作、在軌維修,為實(shí)施空間站組裝建造和長(zhǎng)期運(yùn)營(yíng)任務(wù)奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。
核心艙是第一個(gè)進(jìn)入太空的艙段,是整個(gè)空間站最基礎(chǔ)最核心的部分,是整個(gè)空間站的控制功能核心,除此以外,還配置全套生命維持裝置和一定規(guī)模試驗(yàn)設(shè)施,支持航天員長(zhǎng)期駐留以及科研所需的全部物質(zhì)條件,可以說(shuō)從居住區(qū)、工作區(qū)到科研區(qū)一應(yīng)俱全。
核心艙發(fā)射升空并順利入軌后,接下來(lái)的第二步就是發(fā)射天舟貨運(yùn)飛船。
天舟二號(hào)運(yùn)上來(lái)的是航天員生活補(bǔ)給,我們的維修備件還有科學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)備,運(yùn)送上來(lái)的貨物進(jìn)到里面以后,由航天員安裝到位或者做科學(xué)實(shí)驗(yàn)。
天舟貨運(yùn)飛船對(duì)接上來(lái)以后還有一個(gè)重要功能,就是給空間站補(bǔ)加燃料,帶著推進(jìn)劑帶著燃料對(duì)上以后就像空中加油一樣,這個(gè)過(guò)程是自動(dòng)完成的,接上以后管路就自動(dòng)連通了,源源不斷地給空間站進(jìn)行燃料補(bǔ)給才能使空間站長(zhǎng)期穩(wěn)定在軌運(yùn)行。
空間站中產(chǎn)生的廢棄物也要存放到貨運(yùn)飛船當(dāng)中去。當(dāng)貨運(yùn)飛船的任務(wù)和使命完成后要脫離空間站的時(shí)候并不返回地面,而是帶著空間站的垃圾返回到預(yù)定的海域,進(jìn)入大氣層當(dāng)中燒毀。
2006年,天宮一號(hào)正式立項(xiàng),其目標(biāo)是在太空建立中國(guó)的第一個(gè)太空實(shí)驗(yàn)室,楊宏擔(dān)任天宮一號(hào)的總設(shè)計(jì)師。
2011年,天宮一號(hào)成功發(fā)射。楊宏開(kāi)始擔(dān)任中國(guó)空間站系統(tǒng)總設(shè)計(jì)師。如何實(shí)現(xiàn)從“空間實(shí)驗(yàn)室”到“載人空間站”的迭代和升級(jí),成為楊宏和他的團(tuán)隊(duì)重點(diǎn)思考的問(wèn)題。
空間站設(shè)計(jì)之初我們就做好了受國(guó)外封鎖或者“卡脖子”這樣一個(gè)準(zhǔn)備,比如像元器件、原材料,我們?cè)陧?xiàng)目啟動(dòng)之初就提前做了布局,去規(guī)避一些技術(shù)上的風(fēng)險(xiǎn)。比如我們空間站要有高速的科學(xué)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)要傳輸,那就要用到高端的宇航級(jí)的高速處理的芯片,那這些芯片我們就提前布局,立足于我國(guó)的力量自主研發(fā),等我們提前布局研發(fā)出來(lái)以后,我們就徹底打破了美國(guó)的封鎖。
應(yīng)該說(shuō)我們是買不來(lái)的,所以開(kāi)始抱定了我們就要靠自己的力量去干。無(wú)論是大到一個(gè)國(guó)家,小到一個(gè)行業(yè),再到一個(gè)企業(yè),還是到一個(gè)個(gè)人,都應(yīng)該靠實(shí)力來(lái)說(shuō)話,只有有了實(shí)力才會(huì)有話語(yǔ)權(quán)。
未來(lái)建設(shè)完成的中國(guó)空間站的總重要比現(xiàn)在正在運(yùn)行的國(guó)際空間站輕,在拿中國(guó)空間站和國(guó)際空間站做比較時(shí),很多人都關(guān)注到了這一重量上的不同。
從規(guī)模上來(lái)講,我們不如國(guó)際空間站。但是我們不跟國(guó)際空間站比規(guī)模、比效益,我們發(fā)展空間站的目的是支持大規(guī)模的開(kāi)展空間的科學(xué)實(shí)驗(yàn)和技術(shù)實(shí)驗(yàn)。比如在重量占比上來(lái)講,我們科學(xué)實(shí)驗(yàn)所用到的設(shè)備重量比起整站重量的占比,我們相對(duì)來(lái)講是比較優(yōu)的。那么我們?cè)诠╇娬麄€(gè)發(fā)電功率當(dāng)中,用于科學(xué)實(shí)驗(yàn)的供電支持也相對(duì)是比較高的。與國(guó)際空間站相比,我們中國(guó)空間站是處于后發(fā)。很多技術(shù)在發(fā)展,所以我們的建造周期是可以大大壓縮,吸取之前國(guó)外空間站的經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn),我們可以最大限度降低我們組裝、建造和運(yùn)營(yíng)的成本,最大程度去支持科學(xué)實(shí)驗(yàn)。
中國(guó)空間站預(yù)計(jì)于2022年建成并投入運(yùn)營(yíng),設(shè)計(jì)壽命10年。在未來(lái)空間站任務(wù)中,中國(guó)載人航天將以更加開(kāi)放的姿態(tài)開(kāi)展國(guó)際間的交流與合作。早在2016年3月,中國(guó)載人航天工程辦公室就與聯(lián)合國(guó)外空司簽署了《利用中國(guó)空間站開(kāi)展國(guó)際合作諒解備忘錄》,商定利用中國(guó)空間站為各國(guó)提供科學(xué)實(shí)驗(yàn)機(jī)會(huì),并在未來(lái)為他國(guó)航天員或載荷專家提供在軌飛行機(jī)會(huì),為全人類的宇宙探索事業(yè)服務(wù)。
得益于改革開(kāi)放以來(lái)中國(guó)綜合國(guó)力的日益增強(qiáng),中國(guó)在航天領(lǐng)域的自主研發(fā)能力顯著提高,智能化水平居世界前列。就空間站建造而言,中國(guó)空間站屬于自主建造,實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)品全部國(guó)產(chǎn)化,部組件全部國(guó)產(chǎn)化,原材料全部國(guó)產(chǎn)化,關(guān)鍵核心元器件100%自主可控。
在國(guó)際合作方面,中國(guó)一直堅(jiān)持以開(kāi)放包容姿態(tài)推進(jìn)國(guó)際合作,促進(jìn)外空探索與和平利用。諸如,順利同相關(guān)國(guó)家聯(lián)合開(kāi)展空間生命科學(xué)實(shí)驗(yàn)、積極同其他國(guó)家進(jìn)行衛(wèi)星研發(fā)及發(fā)射合作、分享月球探測(cè)和火星探測(cè)的成果……中國(guó)和平利用外太空的態(tài)度和行動(dòng)正贏得越來(lái)越多國(guó)家的認(rèn)可和贊揚(yáng)。
太空探索的成果屬于全人類。中國(guó)航天進(jìn)步也為全球空間科學(xué)提供了強(qiáng)大助推力。未來(lái),中國(guó)空間站建成后可以接納世界各國(guó)的宇航員,開(kāi)展載人航天國(guó)際合作。隨著中國(guó)航天能力的不斷提升,越來(lái)越多志同道合的國(guó)家會(huì)被吸引過(guò)來(lái),參與到外空探索的國(guó)際合作中。