騰飛吧！中國空間站

兵心依舊

2021年4月29日11時23分，海南文昌發(fā)射場，伴隨著隆隆巨響，一枚龐大的銀白色火箭騰空而起，穩(wěn)穩(wěn)上升。它尾部的火焰格外耀眼，宛如蒼穹上的一顆明珠。這正是搭載我國“天宮”空間站“天和”核心艙的長征五號B 遙二運載火箭發(fā)射升空的情景。此次發(fā)射標志著我國空間站在軌組裝建造全面展開，我國的載人航天事業(yè)翻開了新的一頁。

“天和”核心艙發(fā)射

那么，什么是空間站？我們?yōu)槭裁匆ㄔ炜臻g站呢？想知道這些問題的答案就必須先了解人類空間站的發(fā)展歷史。

人類空間站的發(fā)展歷史

回顧二十世紀的六七十年代，彼時世界上的兩個超級大國——美國和蘇聯(lián)正在開展一場曠日持久的航天競賽。1961年4月12日，蘇聯(lián)發(fā)射了世界上第一艘載人飛船——“東方1號”，在這場競賽中拔得頭籌，航天員尤里·加加林也成為進入太空的第一人。這次發(fā)射開啟了人類載人航天活動的序幕。

◎蘇聯(lián)航天員尤里·加加林與“東方1號”飛船

美國也不甘落后，立刻啟動了載人登月計劃 ，這就是著名的“阿波羅計劃”。1969年7月16日，在肯尼迪航天發(fā)射中心發(fā)射的“阿波羅11號”將三名航天員送向月球（其中兩名航天員阿姆斯特朗和奧爾德林踏上了月球表面，另一位航天員柯林斯則留在指令艙中環(huán)月飛行），實現(xiàn)了人類首次載人登月，終于在這場競賽中扳回一局。

到這個時候，人類進入太空甚至登上月球都不再是遙不可及的夢想了。但是人們并不滿足于僅僅搭乘狹窄的宇宙飛船進入太空執(zhí)行一些短期的任務，還希望能在宇宙空間里有一個更大的、可供航天員長期駐留的“家”。于是，空間站的研制便進入了議事日程?？臻g站就是一種可供多名航天員巡訪、長期工作和居住的載人航天器。

蘇聯(lián)于1971年4月發(fā)射了世界上第一個空間站——“禮炮1 號”。隨后又發(fā)射了“聯(lián)盟10號”宇宙飛船，搭乘三名航天員與“禮炮1號”空間站交會對接，但由于無法打開艙門，航天員并未成功進入空間站。1971年6月，蘇聯(lián)又發(fā)射了“聯(lián)盟11號”飛船，這次與“禮炮1號”空間站對接后終于打開了艙門，航天員得以進入空間站。但在返回地球時發(fā)生事故，三名航天員不幸遇難。由此可見，人類發(fā)展空間站的道路充滿了坎坷與危險。

國際空間站

同樣，美國的空間站建設也不是一帆風順。1973年5月14日，美國發(fā)射了“天空實驗室”空間站，但由于故障造成太陽能電池板不能正常展開。一個月后，載有三名航天員的“阿波羅”飛船發(fā)射升空與空間站對接，航天員對太陽能電池板進行了修復，才讓空間站得以正常工作。這三名航天員在空間站生活了28天，此后美國又派遣了兩批共六名航天員搭乘“阿波羅”飛船進入“天空實驗室”工作，最長駐留時間長達84天。

1977年和1982年，蘇聯(lián)分別發(fā)射了“禮炮6號”和“禮炮7號”空間站，這兩個空間站具有兩個飛船接口，可同時與兩艘飛船對接，被稱為第二代空間站。1985年，“禮炮7號”空間站失聯(lián)，蘇聯(lián)派出兩名航天員搭乘“聯(lián)盟T13”飛船趕去維修。他們發(fā)現(xiàn)空間站故障是由供電系統(tǒng)出現(xiàn)問題導致的，并成功修復了空間站。這段傳奇故事還在2017年被拍攝成了電影《太空救援》。1986年2月，蘇聯(lián)成功發(fā)射第三代空間站“和平號”，這個空間站一直服役到2001年。

隨著蘇聯(lián)的解體，這場航天競賽告一段落，兩個昔日的對手開始嘗試在空間站建設方面進行合作。1993年，美國和俄羅斯宣布共同研制“國際空間站”，這個空間站由美國、俄羅斯、英國、法國、日本、加拿大、巴西等十六個國家聯(lián)合建造和使用?！皣H空間站”結構復雜、規(guī)模龐大，由航天員居住艙、實驗艙、服務艙、對接過渡艙和太陽能電池板等部件構成，是迄今為止世界上最大的航天工程。其核心艙“曙光號”于1998年發(fā)射升空，其他艙段陸續(xù)發(fā)射升空并對接。2000年，“國際空間站”迎來了它的第一批航天員，這三名航天員共在空間站生活了141天。目前已經(jīng)有二百多名航天員造訪過“國際空間站”，同時也成功開展了大量空間實驗?！皣H空間站”原計劃于2020年退役，目前已經(jīng)被“延遲退休”了，今后可能會繼續(xù)“超期服役”。

中國空間站技術的發(fā)展

中國空間站任務總設計師楊宏曾經(jīng)表示，空間站作為長期在軌運行的太空母港，是人類歷史上規(guī)模最大的航天器，可滿足航天員長期在軌生活工作的需求，其天然的高真空、微重力、超潔凈環(huán)境也可以充分用于開展各類科學技術研究，從而推動科學技術進步。因此，空間站工程將產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟效益和社會效益，已經(jīng)成為衡量一個國家綜合國力的重要標志，受到各航天大國的高度重視。

昔日，世界上兩個超級大國在空間站技術上比拼實力;如今，圍繞“國際空間站”進行的國際合作已接近尾聲?？墒怯捎诜N種原因，我國被排斥在“國際空間站”合作項目之外，無法參與其技術合作。但一個正在實現(xiàn)民族復興的國家不可能放棄宇宙探索，太空中不可能沒有中國人的身影，天上也不可能一直沒有中國空間站。

所以，早在1992年，我國就確立了“三步走”的載人航天計劃：

第一步是發(fā)展載人飛船。在此期間完成了載人飛船的研制，實現(xiàn)了航天員天地往返等目標。2003年，“神舟五號”成功發(fā)射，航天英雄楊利偉成為我國第一個進入太空的航天員，標志著我國載人航天技術實現(xiàn)了突破。

第二步是空間實驗室階段。在這一階段，我國不僅掌握了出艙行走、交會對接技術，成功對航天員中期駐留太空技術進行了驗證，還成功驗證了推進劑在軌補加技術，完成了運送貨物補給等任務。“天宮一號”目標飛行器和“天宮二號”空間實驗室任務的成功實施為發(fā)展中國空間站奠定了堅實基礎。

第三步就是現(xiàn)在正在進行的空間站建設階段。我國將建造長期有人照料的空間站。

在“國際空間站”退役后，中國空間站很可能在一段時期內作為人類唯一的空間站飛翔在地球上空。值得驕傲的是，與西方國家不同，中國在空間站利用方面以開放的胸襟積極進行廣泛的國際合作，邀請世界各國參與利用中國空間站開展空間實驗。2018年5月，中國宣布“天宮”空間站的合作面向聯(lián)合國所有會員國，特別是發(fā)展中國家開放，同時公開了中國空間站的結構和運行情況。2019年6月，中國載人航天工程辦公室和聯(lián)合國外層空間事務辦公室聯(lián)合宣布，17個國家的9個項目成為中國空間站科學實驗首批入選項目。

中國在空間站合作中展現(xiàn)出了一個負責任大國的形象，開放、包容的姿態(tài)也體現(xiàn)出一個熱愛和平民族的真誠。在一些西方國家依然用“冷戰(zhàn)思維”處理國際事務，用“零和博弈”思想指導貿(mào)易政策的當下，中國以實際行動為全世界樹立了榜樣。

“天宮”的布局和科學目標

看到這里，你是否好奇“天宮”空間站到底長什么樣子呢？按照規(guī)劃，“天宮”空間站初期是“T”字形的，“T”字的一豎是“天和”核心艙的位置，上面的一橫代表兩個實驗艙的位置?？臻g站的前端接口可以與“神舟”載人飛船對接，完成航天員的進駐與返回;后端接口與“天舟”貨運飛船對接，完成物資的補給?！疤旌汀焙诵呐撌枪┖教靻T生活和工作的場所，可以統(tǒng)一控制和管理整個空間站。

“天宮”空間站上的空間科學與應用研究主要在“問天”“夢天”兩個實驗艙中完成，但“天和”核心艙內也搭載了部分實驗柜。那么，實驗艙都能開展哪些空間實驗呢？

“天宮”上的科學實驗柜非常豐富，分為12個科學方向實驗柜和4個公用支持實驗柜。

首先，宇宙空間中的空間站具有微重力環(huán)境，物體在空間站內感受到的重力只有地面的千分之一到萬分之一，可以開展微重力下流體力學和燃燒過程的相關研究，有利于未來發(fā)展新技術新工藝。

其次，在大氣層外的物體容易受到宇宙射線的影響，可以在空間站探測宇宙輻射，進行天文數(shù)據(jù)收集。由于不受大氣層干擾，“天宮”還將搭載可供天文觀測的光學艙，其中的空間望遠鏡將開展巡天觀測，研究大尺度宇宙演化、暗物質暗能量等基礎科學問題。

在微重力和輻射環(huán)境下，動物、植物和微生物等生命體的發(fā)育和繁殖也是空間實驗的重要內容，這類研究可以促進藥物研發(fā)、醫(yī)療技術和太空育種等技術的發(fā)展。此外，利用太空的低溫環(huán)境，可以開展高精度超低溫冷原子實驗，冷原子鐘的計時精度將遠遠超過目前使用的原子鐘。

空間站還會檢測航天員的生理信息，開展航天醫(yī)學方面的研究，為航天員在宇宙空間中長期健康飛行的研究提供基礎科學數(shù)據(jù)。

總之，“天宮”空間站計劃開展包含十多個學科、三十多個科學主題的數(shù)百項科學研究與應用項目，是名副其實的空間實驗室。

中國空間站的未來計劃

目前，“天宮”空間站的建設工作正在緊鑼密鼓地展開。按照空間站建設和運營規(guī)劃，我國在未來兩年內還將進行密集的航天發(fā)射任務。

“天宮”的核心艙“天和”已于今年4月29日在海南文昌發(fā)射場由長征五號B遙二運載火箭成功發(fā)射升空并進入預定軌道。攜帶著航天員生活物資、艙外航天服及空間站平臺設備、應用載荷和推進劑的“天舟二號”貨運飛船也于5月29日晚在海南文昌發(fā)射場由長征七號遙三運載火箭發(fā)射升空，并在5月30日與“天和”核心艙成功對接?！吧裰凼枴陛d人飛船于6月17日在酒泉發(fā)射場由長征二號F遙十二運載火箭發(fā)射，將三名航天員（聶海勝、劉伯明和湯洪波）送入空間站，他們將在空間站駐留三個月。今年9月和10月分別計劃發(fā)射“天舟三號”貨運飛船和“神舟十三號”載人飛船，再將三名航天員送入空間站，他們將在空間站工作6個月。

2022年，“天宮”空間站將進入建造階段和運行階段，計劃發(fā)射“天舟五號”貨運飛船和“神舟十五號”載人飛船，其運送的航天員乘組將與“神舟十四號”飛船乘組完成交接。

仰望浩瀚蒼穹，一顆來自中國的新星正在放射著越來越明亮的光芒。在民族復興的偉大征程上，中國航天人必將譜寫出新的燦爛華章。騰飛吧！中國空間站！