太空尋夢

　　“天宮一號(hào)”三問
　　“天宮一號(hào)”如何發(fā)射
　　“天宮一號(hào)”作為中國自主研制的目標(biāo)飛行器，已于2011年9月29日21時(shí)25分45秒，成功發(fā)射升空并準(zhǔn)確進(jìn)入預(yù)定軌道。“天宮一號(hào)”全長10.4米，艙體最大直徑3.35米，起飛質(zhì)量8506千克，設(shè)計(jì)在軌壽命為2年，由實(shí)驗(yàn)艙和資源艙構(gòu)成，前者有效使用空間約15立方米，能滿足3名航天員的艙內(nèi)工作和生活需要，前端安裝被動(dòng)式對(duì)接機(jī)構(gòu)，可與飛船實(shí)現(xiàn)對(duì)接；資源艙主要為空間飛行提供動(dòng)力和能源。
　　用來發(fā)射“天宮一號(hào)”的是長征二號(hào)FTl火箭，是在原長征二號(hào)F火箭基礎(chǔ)上研制的具有更強(qiáng)大助推力和運(yùn)載能力的新型火箭，全長52米，起飛質(zhì)量493噸，運(yùn)載能力可達(dá)8.6噸。
　　“天宮一號(hào)”的任務(wù)
　　“天宮一號(hào)”飛行的主要任務(wù)是為實(shí)施空間交會(huì)對(duì)接試驗(yàn)提供目標(biāo)飛行器；初步建立長期無人在軌運(yùn)行、短期有人照料的載人空間試驗(yàn)平臺(tái)，為空間站研制積累經(jīng)驗(yàn)；進(jìn)行空間科學(xué)實(shí)驗(yàn)、航天醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)和空間技術(shù)試驗(yàn)。
　　根據(jù)計(jì)劃，“天宮一號(hào)”發(fā)射升空后，經(jīng)兩次變軌后將進(jìn)入高度約為350公里的近圓軌道，進(jìn)行在軌測試。在“神舟八號(hào)”飛船發(fā)射前，“天宮一號(hào)”降軌至高度約為343公里的近圓軌道，等待交會(huì)對(duì)接。
　　“神八”發(fā)射入軌后2天內(nèi)，將完成與“天宮一號(hào)”的第一次交會(huì)對(duì)接，形成組合體。組合體飛行12天左右，擇機(jī)進(jìn)行第二次交會(huì)對(duì)接。組合體運(yùn)行結(jié)束后，“神八”飛船會(huì)在一天內(nèi)返回地面，而“天宮一號(hào)”將升軌至自主飛行軌道，轉(zhuǎn)入長期運(yùn)行管理模式，等待下一次的交會(huì)對(duì)接。
　　空間交會(huì)對(duì)接如何實(shí)現(xiàn)
　　空間交會(huì)對(duì)接涉及兩個(gè)飛行器，一個(gè)是目標(biāo)飛行器，一個(gè)是追蹤飛行器。目標(biāo)飛行器首先發(fā)射升空，追蹤飛行器作為主動(dòng)飛行器去尋找目標(biāo)飛行器進(jìn)行交會(huì)對(duì)接。在交會(huì)對(duì)接過程中，追蹤飛行器的飛行可以分為以下四個(gè)階段：
　　遠(yuǎn)程導(dǎo)引段：在地面測控的支持下，追蹤飛行器經(jīng)過若干次變軌機(jī)動(dòng)，進(jìn)入到追蹤航天器上的敏感器能捕獲目標(biāo)飛行器的范圍(一般為15～100千米)。
　　近程導(dǎo)引段：追蹤飛行器根據(jù)自身的微波和激光敏感器測得的與目標(biāo)飛行器的相對(duì)運(yùn)動(dòng)參數(shù)，自動(dòng)引導(dǎo)到目標(biāo)飛行器附近的初始瞄準(zhǔn)點(diǎn)(距目標(biāo)飛行器0.5～1千米)。
　　最終逼近段：追蹤飛行器首先捕獲目標(biāo)飛行器的對(duì)接軸，當(dāng)對(duì)接軸線不沿軌道飛行方向時(shí)，要求追蹤飛行器在軌道平面外進(jìn)行繞飛機(jī)動(dòng)，以進(jìn)入對(duì)接走廊，此時(shí)兩個(gè)飛行器之問的距離約100米，相對(duì)速度約1-3米／秒。
　　對(duì)接停靠段：追蹤飛行器利用由攝像敏感器和接近敏感器組成的測量系統(tǒng)精確測量兩個(gè)飛行器的距離、相對(duì)速度和姿態(tài)，同時(shí)啟動(dòng)小發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行機(jī)動(dòng)，使之沿對(duì)接走廊向目標(biāo)最后逼近。在對(duì)接前關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)，以0.15～0.18米／秒的停靠速度與目標(biāo)相撞，最后利用栓錐或異體同構(gòu)周邊對(duì)接裝置的抓手、緩沖器、傳力機(jī)構(gòu)和鎖緊機(jī)構(gòu)使兩個(gè)飛行器在結(jié)構(gòu)上實(shí)現(xiàn)硬連接，完成信息傳輸總線、電源線和流體管線的連接。
　　“天宮一號(hào)”的發(fā)射是重要轉(zhuǎn)折點(diǎn)
　　1992年，中國正式提出了載人航天工程的“三步走”計(jì)劃，隨后不久便開始繪制屬于中國自己的空間站發(fā)展藍(lán)圖。
　　中國載人航天“三步走”的計(jì)劃分別是：第一步，能上天；第二步，能出艙；第三步，建立小型空間站。
　　空間站的建立需要大推力火箭的研制、開發(fā)和利用。伴隨著“神舟五號(hào)”到“神舟七號(hào)”飛船在過去幾年中相繼成功發(fā)射，中國已經(jīng)積極穩(wěn)妥地完成第二步，為第三步的成功奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。
　　“天宮一號(hào)”可以說是空間實(shí)驗(yàn)室的特例，其主要為了完成交會(huì)對(duì)接任務(wù)，而“天宮二號(hào)”則完全是小型空間實(shí)驗(yàn)室，科學(xué)家、航天員們將在里面展開各種工作和試驗(yàn)。
　　以往在神舟飛船上所進(jìn)行的太空科學(xué)試驗(yàn)基本上是短期的、探索性的，這主要由于飛船在天上的時(shí)間很短，加上飛船內(nèi)空間有限，很難開展長期的、有很強(qiáng)應(yīng)用價(jià)值的試驗(yàn)，“天宮一號(hào)”則根本上改變了這一現(xiàn)實(shí)——15平方米的實(shí)驗(yàn)艙更有利于航天員開展活動(dòng)，而長達(dá)兩年的在軌壽命，使地球環(huán)境監(jiān)測、空間材料科學(xué)、空間環(huán)境探測3個(gè)方面的空間科學(xué)試驗(yàn)成為現(xiàn)實(shí)，這些試驗(yàn)過程貫穿天宮運(yùn)行始終，所得數(shù)據(jù)將提供給各個(gè)科研單位開展應(yīng)用研究。
　　這些看似遙不可及的太空科學(xué)試驗(yàn)，實(shí)際上與普通人的生活緊密相連。例如，“天宮一號(hào)”上所安置的高光譜成像儀，如果試驗(yàn)成功后可根據(jù)結(jié)果探測出受到污染但不容易到達(dá)或不易抽驗(yàn)和檢測的區(qū)域，試驗(yàn)結(jié)果將允許科研工作站通過遙感手段即可探測成功。
　　目前，“天宮二號(hào)”作為中國第一個(gè)真正意義上的空間實(shí)驗(yàn)室，技術(shù)方案也已經(jīng)完善，研制工作正在順利進(jìn)行，將解決一定規(guī)模、短期有人照料的空間應(yīng)用問題。將來隨著空間實(shí)驗(yàn)室體積的增大、可靠性的提高，將逐步發(fā)展成為空間站的核心艙或?qū)嶒?yàn)艙，增加太空實(shí)驗(yàn)的項(xiàng)目和種類，為建成空間站奠定基礎(chǔ)。2015年前，“天宮二號(hào)”和“天宮三號(hào)”會(huì)陸續(xù)發(fā)生升空。
　　“天宮一號(hào)”作為中國航天工程第二步向第三部邁進(jìn)的重要轉(zhuǎn)折點(diǎn)，只要成功實(shí)施未來三次重要的交會(huì)對(duì)接，即是交出了一份滿意的成績單，使中國具備足夠條件向建立空間站的目標(biāo)更加靠近。
　　航天強(qiáng)國之夢
　　載人航天工程是中國航天史上規(guī)模最大、系統(tǒng)最復(fù)雜、技術(shù)難度和安全可靠性要求最高的跨世紀(jì)大型系統(tǒng)工程。前文所提到的“三步走”工程，具體來說是第一步做到成功發(fā)射載人飛船，建成初步配套的試驗(yàn)性載人飛船工程，開展空間應(yīng)用實(shí)驗(yàn)；第二步，在第一艘載人飛船發(fā)射成功后，突破載人飛船和空間飛行器的交會(huì)對(duì)接技術(shù)，并利用載人飛船技術(shù)改裝、發(fā)射一個(gè)空間實(shí)驗(yàn)室，解決有一定規(guī)模的、短期有人照料的空間應(yīng)用問題；第三步，建造空間站，解決有較大規(guī)模的、長期有人照料的空間應(yīng)用問題。
　　空間站的重要性，主要體現(xiàn)在這種近地軌道長時(shí)間運(yùn)行的載人航天器與其他航天器相比，因其可供多名航天員巡訪、長期工作和生活，可充分發(fā)揮機(jī)動(dòng)的觀察測定方法，完成儀器設(shè)備所無法完成的任務(wù)。
　　以第一個(gè)空間站為例，1973年5月14日，美國在肯尼迪宇宙中心“天空實(shí)驗(yàn)室”。它也是人類迄今向近地軌道發(fā)射的人造天體中重量和容量最大而又最復(fù)雜的一個(gè)，到1979年7月11日，天空實(shí)驗(yàn)室結(jié)束其使命，墜入南印度洋時(shí)，它已在宇宙空間運(yùn)行了2246天，繞地球3.4981萬圈，航程達(dá)14億多公里，收集到的照片、數(shù)據(jù)，為農(nóng)學(xué)、地質(zhì)學(xué)、海洋學(xué)以及其他地球科學(xué)的研究提供了寶貴的資料，由此可以看出空間實(shí)驗(yàn)室對(duì)推動(dòng)本國科學(xué)、科技進(jìn)步所產(chǎn)生的巨大助力。
　　中國空間站為一個(gè)空間實(shí)驗(yàn)室系統(tǒng)，是載人航天工程系統(tǒng)中至關(guān)重要的一環(huán)。該計(jì)劃預(yù)計(jì)于2010年至2015年間進(jìn)行。其組成過程中將先發(fā)射無人空間實(shí)驗(yàn)室，而后再用運(yùn)載火箭將載人飛船送入太空，與停留在軌道上的實(shí)驗(yàn)室交會(huì)對(duì)接，航天員從飛船的附加段進(jìn)入空間實(shí)驗(yàn)室，開展工作。
　　航天員的生活必需品和工作所需的材料、設(shè)備均由飛船運(yùn)送，載人飛船停靠在實(shí)驗(yàn)室外邊，作為應(yīng)急救生飛船。如果實(shí)驗(yàn)室發(fā)生故障，可隨時(shí)載航天員返回地面，航天員工作完成后，乘飛船返回。
　　中國載人空間站工程又分為空間實(shí)驗(yàn)室和空間站兩個(gè)階段實(shí)施——2016年前，研制并發(fā)射空間實(shí)驗(yàn)室，突破和掌握航天員中期駐留等空間站關(guān)鍵技術(shù)，開展一定規(guī)模的空間應(yīng)用；2020年前后，研制并發(fā)射核心艙和實(shí)驗(yàn)艙，在軌組裝成載人空間站，突破和掌握近地空間站組合體的建造和運(yùn)營技術(shù)、近地空間長期載人飛行技術(shù)，并開展較大規(guī)模的空間應(yīng)用。
　　載人空間站建成后，中國將全面實(shí)現(xiàn)載人航天“三步走”發(fā)展戰(zhàn)略，進(jìn)一步推動(dòng)載人航天技術(shù)向更高水平發(fā)展，將為推動(dòng)國家科技進(jìn)步和創(chuàng)新發(fā)展、提升綜合國力、提高民族威望做出重要貢獻(xiàn)。
　　<img src="https://img.resource.qikan.cn/qkimages/jrzg/jrzg201111/jrzg20111113-1-l.jpg?auth_key=1734781220-2071606164-0-8220300fc6eee60ebf9ed42e81088356" hspace="15" vspace="5" align="\