走近天宮一號 解了天宮一號

1 定義

天宮一號（Tiangong-1）是中國第一個目標(biāo)飛行器，于2011年9月29日21時16分3秒在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心發(fā)射，飛行器全長10.4米，最大直徑3.35米，由實驗艙和資源艙構(gòu)成。它的發(fā)射標(biāo)志著中國邁入中國航天 “三步走”戰(zhàn)略的第二步第二階段。按照計劃，神舟八號、神舟九號、神舟十號飛船將在兩年內(nèi)依次與天宮一號完成無人或有人交會對接任務(wù)，并建立中國首個空間實驗室。

由于天宮一號是空間交會對接試驗中的被動目標(biāo)，所以叫“目標(biāo)飛行器”（Target spacecraft），天宮一號的主要任務(wù)之一即為實施空間交會對接試驗提供目標(biāo)飛行器。而之后發(fā)射的神舟系列飛船，將稱作“追蹤飛行器”，入軌后主動接近目標(biāo)飛行器。

天宮一號的發(fā)射標(biāo)志著中國邁入中國航天“三步走”戰(zhàn)略的第二步第二階段（即掌握空間交會對接技術(shù)及建立空間實驗室）；同時也是中國空間站的起點，標(biāo)志著我國已經(jīng)擁有建立初步空間站，即短期無人照料的空間站的能力。

2 發(fā)射背景

1992年9月21日，中央正式批準(zhǔn)實施中國載人航天工程，即 “921工程”，在“921工程”設(shè)計之初，便確定了載人航天“三步走”的發(fā)展戰(zhàn)略，即第一步，實現(xiàn)天地往返，航天員上天并返回地面；第二步，實現(xiàn)多人多天飛行、航天員出艙和太空行走、飛船與空間艙的交會對接等多項任務(wù)，并發(fā)射短期有人照料的空間實驗室；第三步，建立空間站。

1999年11月20日，中國成功發(fā)射第一艘無人試驗飛船神舟一號，初步實現(xiàn)了第一步的航天器天地往返。此后，中國又先后發(fā)射神舟系列的4艘飛船，并在神舟五號發(fā)射、楊利偉成為中國“太空第一人”后，完成了“三步走”戰(zhàn)略的第一步。

2005年起，神舟六號和神舟七號相繼發(fā)射，拉開了“三步走”戰(zhàn)略第二步的序幕，并完成了前半部分，而天宮一號的則將完成第二步后半部分的任務(wù)——進(jìn)行空間交會對接，建立空間實驗室。

3 早期方案與命名

天宮一號的任務(wù)方案早在1992年國家制訂中國載人航天“三步走”戰(zhàn)略時就已確定。2002年，在進(jìn)行了方案論證和審查后，天宮一號目標(biāo)飛行器整個任務(wù)方案得到通過。但天宮一號還尚未定名，只是稱為“目標(biāo)飛行器”，縮寫：MB。2006年，天宮一號進(jìn)入初樣研制階段，并命名為“天宮一號”，縮寫：TG。命名可能根據(jù)以下幾點：

（1）“天宮”是中華民族對未知太空的通俗叫法，如《西游記》中的孫悟空大鬧天宮。擁有民族氣息。

（2）“天宮”即“天上宮殿”，也容易和“空間實驗室”，“空間站”這些概念聯(lián)系起來。

（3）天宮一號的目標(biāo)中有“初步建立載人空間實驗平臺”一條，因此“天宮”也有讓航天員在“太空中生活得舒服”這一層含義。

天宮一號是“載人空間實驗平臺”，或被稱作“空間實驗室”，并不是空間站。中國真正意義上的空間站將在2020年左右建設(shè)完成，天宮一號可以稱作是相關(guān)計劃的“起點”。

4 主要結(jié)構(gòu)

天宮一號目標(biāo)飛行器是載人航天器，由中國航天科技集團(tuán)公司所屬中國空間技術(shù)研究院和上海航天技術(shù)研究院研制。高10.4米、重8.5噸，分為實驗艙和資源艙，艙體的最大直徑達(dá)3.35米。與之前的載人航天器相比，天宮一號為航天員提供的可活動空間大大拓展，達(dá)15立方米，能夠同時滿足3名航天員工作和生活的需要。實驗艙前端裝有被動式對接結(jié)構(gòu)，可與追蹤飛行器進(jìn)行對接。

▲資源艙

資源艙的主要任務(wù)是為天宮一號的飛行提供能源保障，并控制飛行姿態(tài)。

天宮一號的電源分系統(tǒng)的所有設(shè)備 （太陽能電池翼）都在資源艙內(nèi)，并包括了為飛行器提供能量的燃料。天宮一號的導(dǎo)航與制導(dǎo)系統(tǒng)中6個控制力矩陀螺也在資源艙內(nèi)。導(dǎo)航與制導(dǎo)系統(tǒng)的用途是在天宮一號與追蹤飛行器進(jìn)行對接之際負(fù)責(zé)尋找目標(biāo)，而控制力矩陀螺則會對天宮一號進(jìn)行精確的姿態(tài)控制。

▲實驗艙

實驗艙主要負(fù)責(zé)航天員工作、訓(xùn)練及生活。

實驗艙是全密封的環(huán)境，對接完成后航天員進(jìn)艙進(jìn)行工作、訓(xùn)練，一些必要的生活活動、睡眠等也都在這里進(jìn)行。內(nèi)設(shè)睡眠區(qū)（包括航天員睡眠所用的睡袋）以及使航天員保持骨骼強(qiáng)健的健身區(qū)。

▲生命保障系統(tǒng)

先前的神州飛船由于是為短期載人空間的活動服務(wù)，航天員所需氧氣、水和食物等均為直接從地面攜帶。而由于今后的空間站因為要進(jìn)行長時間的載人空間活動，因此采用的是再生式的生命保障系統(tǒng)，航天員所需氧氣和水要在站內(nèi)再生循環(huán)利用，減少地面補(bǔ)給。生命保障系統(tǒng)于2011年9月30日啟動。

5 主要任務(wù)

（1）天宮一號目標(biāo)飛行器作為交會對接的目標(biāo)，與神舟八號配合完成空間交會對接飛行試驗。

（2）保障航天員在軌短期駐留期間的生活和工作，保證航天員安全。

（3）開展空間應(yīng)用（包括空間環(huán)境和空間物理探測等）、空間科學(xué)實驗、航天醫(yī)學(xué)實驗和空間戰(zhàn)技術(shù)實驗。

（4）初步建立短期載人、長期無人獨立可靠運(yùn)行的空間實驗平臺，為建造空間站積累經(jīng)驗

6 技術(shù)特點

首先，天宮一號要完成交會對接任務(wù)。中國載人航天發(fā)展采取了三步走的發(fā)展戰(zhàn)略，從神舟一號到神舟六號，實現(xiàn)了載人飛船把航天員安全地送上天又安全地返回地面，這是第一步的發(fā)展戰(zhàn)略；第二步要解決出艙活動和交會對接技術(shù)；第三步是建造中國的空間站。在第二步當(dāng)中，神舟七號已經(jīng)實現(xiàn)了出艙活動，實現(xiàn)了技術(shù)突破，而交會對接就是要解決空間站建造時最關(guān)鍵也是最不可逾越的技術(shù)。未來的空間站建造是多艙段組合在一起的，交會對接技術(shù)是最關(guān)鍵的一項技術(shù)，也是重要的技術(shù)基礎(chǔ)。

其次，天宮一號目標(biāo)飛行器是我國首次研制發(fā)射的低軌道長壽命空間飛行器。它的特點不同于載人飛船，載人飛船是天地往返運(yùn)輸工具。天宮一號主要用于一定規(guī)模的空間科學(xué)試驗，同時完成交會對接任務(wù)，為航天員提供駐留的工作和生活條件?？梢哉f，天宮一號也是未來空間實驗室的雛形。

再次，天宮一號目標(biāo)飛行器采用了多項的新技術(shù)。這些新技術(shù)主要采用在空間技術(shù)方面，也是為將來空間站的建造和試驗做先期的技術(shù)驗證。

最后，天宮一號目標(biāo)飛行器是目前我國研制的最大的載人航天器。在這個最大的載人航天器中，我們做了多項人性化的設(shè)計，為航天員提供的工作和生活空間有15立方米，有鍛煉和娛樂設(shè)施。航天員可以實現(xiàn)與地面之間可視的電話通信，也可以從事個人娛樂活動。