茫茫深空中，中國終于要有一個屬于自己的宇宙家園了。4月29日，我國在海南文昌用長征五號B遙二運載火箭成功將空間站天和核心艙送入預(yù)定軌道，空間站在軌組裝建造全面展開。中國也成為全球第三個獨立建造空間站的國家。

在天和核心艙發(fā)射升空之后，據(jù)中國載人航天工程辦公室消息，經(jīng)監(jiān)測分析，5月9日10時24分，長征五號B遙二運載火箭末級殘骸已再入大氣層，落區(qū)位于東經(jīng)72.47度，北緯2.65度周邊海域，絕大部分器件在再入大氣層過程中燒蝕銷毀。

除了運載火箭外，我國為了組建自己的空間站還進(jìn)行過哪些準(zhǔn)備?中國的空間站又有哪些特色?為此，科技日報記者專訪了全國空間探測技術(shù)首席科學(xué)傳播專家龐之浩。

組建之前進(jìn)行了多項“熱身”

中國空間站的建造舉世矚目，但其實在開啟組建工作前，我國就已經(jīng)完成了許多“熱身動作”。

首先，就是完成載人天地往返運輸系統(tǒng)的研制與發(fā)射。“就像我們的科研大樓一樣，空間站具有體積大、功能強、載人多、性能優(yōu)等諸多特點，但它自身不能進(jìn)行天地往返。”龐之浩表示，因此，在建造空間站之前，首先需要完成載人天地往返運輸系統(tǒng)的研制。通過我國第一艘載人航天飛船——神舟五號，以及神舟六號的研制與發(fā)射，我國成功掌握了載人天地往返運輸技術(shù)。

其次，是突破了太空行走以及交會對接技術(shù)。2008年9月27日，神舟七號航天員翟志剛成功完成了我國歷史上第一次太空行走，標(biāo)志著中國成為世界上第三個獨立掌握空間出艙技術(shù)的國家。龐之浩表示，太空行走技術(shù)的突破，為完成我國建造空間站所需的出艙、組裝、維修等任務(wù)奠定了基礎(chǔ)。

空間交會對接是指兩個或兩個以上的航天器在太空軌道上按預(yù)定位置和時間相會后用機械結(jié)構(gòu)連成一個整體。它有四大用途：一是為長期運行的空間設(shè)施提供人員和物資運輸服務(wù);二是使兩個航天器在太空相互支持;三是在軌組裝大型航天器結(jié)構(gòu);四是進(jìn)行航天器重構(gòu)以實現(xiàn)系統(tǒng)優(yōu)化。我國通過先發(fā)射天宮一號，然后陸續(xù)發(fā)射神舟八號、神舟九號以及神舟十號飛船與之分別對接，逐步掌握了自動交會對接和手控交會對接技術(shù)，這個技術(shù)是實現(xiàn)空間站正常運行的先決條件，“因為如果我們的空間站上去了，無論送人還是送貨，都需要通過飛船與空間站交會對接來完成。”龐之浩補充道，我們也是世界上第三個獨立掌握交會對接技術(shù)的國家。

此外，我國還研制了天宮二號。天宮二號原本是天宮一號的“備胎”，它與天宮一號在結(jié)構(gòu)、尺寸、重量、壽命上幾乎一樣。但是，天宮二號的“內(nèi)心”與天宮一號有著很大的不同——它可以進(jìn)行航天員的中期駐留，進(jìn)行大量的科學(xué)實驗和技術(shù)試驗等，包括在軌加注燃料。因此，天宮二號承擔(dān)著驗證空間站相關(guān)技術(shù)的重要使命，是中國第一個真正意義上的太空實驗室。

不過，空間站不可能靠載人飛船運送貨物，因為在滿載3人的時候，載人飛船每次只能運送300公斤的貨物，所以必須依靠真正的貨運飛船。為此，我們建造了天舟一號貨運飛船，它是目前世界現(xiàn)役貨運飛船中運貨能力最強的飛船，其總重量為13.5噸，每次能運送6.5噸的貨物，因此，“天舟”的載貨比為48%，高居世界首位。

“我們載人航天領(lǐng)域有句話，叫‘造船是為了建站，建站是為了應(yīng)用’。”龐之浩說，空間站建好后，將會開始大規(guī)模的應(yīng)用實驗，包括航天醫(yī)學(xué)實驗、空間科學(xué)研究與應(yīng)用、航天技術(shù)試驗等。

在第三代空間站基礎(chǔ)上“別出心裁”

中國空間站以天和核心艙、問天實驗艙、夢天實驗艙三艙為基礎(chǔ)，在三艙飛行器依次發(fā)射成功后，將在軌通過交會對接和轉(zhuǎn)位，形成“T”構(gòu)型組合體，長期在軌運行。目前空間站的構(gòu)型主要分為第三代和第四代，中國空間站屬于哪一代呢?

“第三代空間站采用積木式構(gòu)型，它是由一個艙段、一個艙段在太空對接而成，也叫組合式空間站。”龐之浩介紹道。蘇聯(lián)/俄羅斯建造、發(fā)射了世界第一座積木式空間站和平號，其大大增加了航天員的活動空間和空間站的壽命，使艙內(nèi)航天員不僅能夠長時間生活、工作，而且可以開展多種實驗。

國際空間站為第四代空間站，采用桁架掛艙式構(gòu)型， 以上百米的組裝式桁架為基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，然后將多個艙段和設(shè)備安裝在桁架上。這種空間站采用集中式供電，太陽能電池板位于桁架兩端，中間對接了一些太空艙。

我國建造的第一座空間站“天宮”，沒有走美蘇先建造單艙式，再建造多艙式空間站的老路，而是一上來就建造多艙式空間站，達(dá)到世界第三代空間站水平，屬“經(jīng)濟適用型”。其特點是：起點高，效益高，技術(shù)新，保障強。

它雖然也采取了積木式構(gòu)型，但又與和平號空間站有一些不同。“我們的兩個大太陽能電池板是放在兩個實驗艙兩端，這樣就不會因為遮擋而影響電力的利用率，光電轉(zhuǎn)換效率達(dá)到了約30%。”龐之浩說。另外，我國空間站采用了許多新技術(shù)，例如，大型柔性太陽電池翼、再生式生命保障系統(tǒng)、電推進(jìn)系統(tǒng)、首尾兩端配置相同的大型空間機械臂等，所以使用效益比較高。

據(jù)權(quán)威專家介紹，我國空間站從建造成本和應(yīng)用效益的角度綜合分析，是符合中國國情和實際需要的理性選擇，既不貪大求全,又規(guī)模適度。中國空間站載荷支持效率高，可提供多種標(biāo)準(zhǔn)接口，有望取得較高的工程應(yīng)用效益。

另外，在發(fā)射了3個艙后，我國還將發(fā)射與“天宮”空間站共軌飛行的“巡天”光學(xué)艙，這臺望遠(yuǎn)鏡的分辨率與美國哈勃太空望遠(yuǎn)鏡相當(dāng)，但視場角是后者的200多倍。“巡天”光學(xué)艙在需要時可與“天宮”空間站主體對接，開展推進(jìn)劑補加、設(shè)備維護(hù)和載荷設(shè)備升級等活動。

我國空間站也可以根據(jù)需要進(jìn)一步擴展，由T字構(gòu)型擴展成干字構(gòu)型。

各國掀起空間站建造熱潮

探月熱的余溫還未散去，中國空間站的建造似乎又開啟了全球空間站的建造熱潮。今年，俄羅斯也有一個空間站的核心艙段將要發(fā)射——其26年前就開始打造的“科學(xué)號”多功能核心實驗艙。據(jù)俄媒體報道，“科學(xué)號”多功能核心實驗艙計劃于7月15日在位于哈薩克斯坦的拜科努爾航天發(fā)射中心發(fā)射升空。

龐之浩表示，俄羅斯已決定在2024年國際空間站合約到期后退出國際空間站，并計劃在未來以“科學(xué)號”為核心建造自己的空間站或與中國合作。

美國則是想要與其他國家在月球軌道上建造空間站。“建造月球軌道空間站也算是一個創(chuàng)新，航天員可以先飛到月球軌道空間站，在空間站進(jìn)行生活、工作。需要登月的話，就坐飛船降落到月球表面，完成研究工作后，再飛回月球軌道空間站。”龐之浩說，除此之外，未來航天員也可以從月球軌道空間站飛到附近的小行星，甚至是火星進(jìn)行探測。

激烈的空間站“競賽”，各國各顯其能。其實，我們這些看“熱鬧”的吃瓜群眾，也有可能享受到空間站建造所帶來的福利。龐之浩表示，未來的空間站內(nèi)或?qū)⒔ㄔ旒兩虡I(yè)化的“太空旅館”，有兩種不同的打造方式。一種是與空間站構(gòu)造基本一致，但是沒有其他科研設(shè)備，內(nèi)部按照旅游酒店的方式進(jìn)行裝修，游客可以在其中進(jìn)行天文觀測和對地觀測，“近水樓臺”享受星空和失重的感覺等。

還有一種是充氣式太空旅館，即先把充氣艙送到運行軌道上，再以充氣的方式使其體積擴大至原體積的4倍。與傳統(tǒng)太空艙相比，充氣式太空旅館將由若干個可充氣膨脹的軟殼太空艙組裝而成，這種太空艙有3個優(yōu)勢：一是發(fā)射成本較低;二是居住空間寬大;三是采用新的多層結(jié)構(gòu)外殼設(shè)計和使用新材料，充氣的軟殼表面有一定彈性，比起傳統(tǒng)含鋁材料的航天器外殼，能為居住者提供更好的空間防護(hù)，可以抵御太空垃圾、宇宙粒子等的撞擊，并為其內(nèi)核提供保護(hù)。

從載人天地運載系統(tǒng)，到太空行走、交會對接、貨運飛船，再到空間站自主建造、產(chǎn)品全部國產(chǎn)化、關(guān)鍵核心元器件自主可控，我國載人航天事業(yè)不斷創(chuàng)造歷史。天和核心艙的發(fā)射成功僅僅是中國空間站任務(wù)邁出的第一步，探索浩瀚太空永無止境，未來每個人的太空夢，或許就從這第一步開始，逐漸走進(jìn)現(xiàn)實。(張曄)