令人期待的天宮二號(hào)

尹懷勤

天宮二號(hào)今年三季度就將發(fā)射了！它與天宮一號(hào)有哪些區(qū)別，將執(zhí)行哪些任務(wù)呢？屆時(shí)，神舟十一號(hào)載人飛船和天舟一號(hào)貨運(yùn)飛船也要趕去與天宮二號(hào)相會(huì)，那將是一個(gè)多么激動(dòng)人心的場景啊！

從天宮一號(hào)到天宮二號(hào)

我國已經(jīng)在2011年9月成功發(fā)射了天宮一號(hào)目標(biāo)飛行器，之后又成功發(fā)射了未載人的神舟八號(hào)飛船和載人的神舟九號(hào)、神舟十號(hào)飛船。它們分別順利完成了與天宮一號(hào)的自動(dòng)交會(huì)對接和手控交會(huì)對接試驗(yàn)。

天宮一號(hào)目標(biāo)飛行器重達(dá)8.5噸，全長10.4米，最大直徑3.35米。其構(gòu)造為兩艙型，分別為前邊的實(shí)驗(yàn)艙和后邊的資源艙，使用壽命雖然定為兩年，但迄今仍在距離地球343千米的高度上運(yùn)行，是我國最長壽的近地軌道飛行器。實(shí)驗(yàn)艙由密封的前錐段、柱段和后錐段組成，活動(dòng)空間15立方米，可用于3名航天員駐留期間的在軌工作和生活，其前端裝有被動(dòng)式對接機(jī)構(gòu)、交會(huì)對接測量和通信設(shè)備，用于與神舟飛船的交會(huì)對接試驗(yàn)。在其外側(cè)裝有鍋狀的直徑約1米的反射面中繼天線，可以跟蹤靜止軌道上的中繼衛(wèi)星，能向地面?zhèn)鬏敂?shù)椐，同時(shí)能接收地面上傳指令，使設(shè)備具備了工作狀態(tài)遙測功能。資源艙內(nèi)裝有變軌和姿控火箭發(fā)動(dòng)機(jī)，為目標(biāo)飛行器提供動(dòng)力，以調(diào)整軌道高度和運(yùn)行姿態(tài)，兩側(cè)的太陽能電池板則為其提供電力。天宮二號(hào)與天宮一號(hào)在外觀上基本相同，大小也一致，由此不難想象天宮二號(hào)的形狀。

天宮二號(hào)與天宮一號(hào)區(qū)別在哪里呢？如果說天宮一號(hào)是為了解決交會(huì)對接問題而發(fā)射的一個(gè)目標(biāo)飛行器，那么天宮二號(hào)則是真正意義上的空間實(shí)驗(yàn)室，將開展包括地球科學(xué)研究、空間應(yīng)用新技術(shù)研究、生命科學(xué)研究、航天醫(yī)學(xué)研究和基礎(chǔ)物理實(shí)驗(yàn)研究等14項(xiàng)實(shí)驗(yàn)。這些實(shí)驗(yàn)具有很高的科學(xué)研究價(jià)值，未來有可能推動(dòng)我國航天新技術(shù)的發(fā)展。

雖然天宮二號(hào)的重量與天宮一號(hào)平臺(tái)相當(dāng)，但是所攜載荷發(fā)生了很大變化。比如，在天宮二號(hào)上不僅增添了推進(jìn)劑補(bǔ)給設(shè)備，還安裝了機(jī)械臂。后者的作用是，可開展艙外維修，免得航天員出艙進(jìn)行太空行走。同天宮二號(hào)一起升空的伴飛小衛(wèi)星，將對分離釋放過程進(jìn)行近距離成像觀測。

天空二號(hào)搭載了首次進(jìn)入太空的空間冷原子鐘。目前投入應(yīng)用的精度最高的原子鐘是利用激光冷卻和囚禁原子技術(shù)的（銫）原子噴泉鐘，而空間冷原子鐘借助太空微重力環(huán)境，把原子噴泉鐘的精度又提高了兩個(gè)數(shù)量級，從而將大幅提高導(dǎo)航定位精度。

天宮二號(hào)攜帶了首個(gè)專用的高靈敏度伽馬射線暴偏振測量儀器。這項(xiàng)中國-瑞士合作開展的伽馬射線暴偏振探測項(xiàng)目是中國空間天文“黑洞探針”計(jì)劃的組成部分，該計(jì)劃以黑洞等極端天體作為恒星和星系演化的探針，力求理解宇宙極端物理過程和規(guī)律，解答宇宙組成和演化。

神舟、天舟相繼對接

天宮二號(hào)將對接神舟十一號(hào)載人飛船，迎來兩名航天員在此駐留30天，開展各種工作和實(shí)驗(yàn)。天宮二號(hào)上搭載的環(huán)境控制與再生生命保障系統(tǒng)，能持續(xù)穩(wěn)定地維持航天員的生命健康。再生生命保障系統(tǒng)，就是把人體排出的體液進(jìn)行物理化學(xué)的處理，讓它循環(huán)再生。而在這一技術(shù)得到驗(yàn)證之后，還將突破下一步為航天員未來在空間站長期駐留的技術(shù)，難度也將大大提高。

天宮二號(hào)除了要對接成熟的神舟載人飛船外，還要首次實(shí)現(xiàn)與貨運(yùn)飛船天舟一號(hào)的對接，以驗(yàn)證貨物運(yùn)輸和推進(jìn)劑在軌補(bǔ)加等空間站建造與運(yùn)營的關(guān)鍵技術(shù)。在以后的空間站建造和運(yùn)營中，貨運(yùn)飛船將擔(dān)負(fù)重要的任務(wù)。

從外型上看，天舟一號(hào)與天宮一號(hào)較為相像，但功能上卻有很大不同。天舟一號(hào)由前面的貨物艙和后面的推進(jìn)艙構(gòu)成，這是其最主要的兩大部分，發(fā)射質(zhì)量為13噸左右，上行貨物運(yùn)輸重量大于6.5噸，下行運(yùn)力為6噸左右。之所以有下行貨物的需求，是因?yàn)樘鞂m二號(hào)空間實(shí)驗(yàn)室尤其是未來的空間站在長期運(yùn)營過程中會(huì)產(chǎn)生垃圾，這些廢棄物需要飛船攜帶返回，最終在大氣層中銷毀。

空間站建設(shè)進(jìn)入快車道

有了載人飛船和貨運(yùn)飛船這兩大天地往返工具后，又通過天宮二號(hào)實(shí)驗(yàn)室積累的經(jīng)驗(yàn)，空間站的建設(shè)就會(huì)進(jìn)入快車道。同時(shí)，我國目前正在研發(fā)用于發(fā)射空間站核心艙和實(shí)驗(yàn)艙的長征五號(hào)系列運(yùn)載火箭，其近地軌道運(yùn)載能力為20噸以上，將在未來空間站的建設(shè)、運(yùn)營以及近地軌道任務(wù)中扮演重要作用。我國預(yù)計(jì)在2018年前后發(fā)射空間站的核心艙，核心艙是空間站建造中的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)，負(fù)責(zé)連接各個(gè)艙室，在這之后才能開始在軌道上組裝空間站。

天舟一號(hào)貨運(yùn)飛船

在軌道上組裝空間站一定要突破4項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。首項(xiàng)就是太空行走技術(shù)，這已由神舟七號(hào)飛船完成。第二項(xiàng)就是空間交會(huì)對接技術(shù)，這已由神舟八號(hào)、九號(hào)、十號(hào)三艘飛船與天宮一號(hào)的空間飛行所突破。其他兩項(xiàng)就是補(bǔ)給技術(shù)和再生式生命保障技術(shù)，這需要通過建設(shè)天宮二號(hào)空間實(shí)驗(yàn)室來掌握。只有掌握了這些技術(shù)，我們才能實(shí)施載人航天第三步工程，即于2020年前后建成一座質(zhì)量超過90噸的空間站，至少包括一個(gè)核心艙、兩個(gè)科學(xué)實(shí)驗(yàn)艙，能與各種實(shí)驗(yàn)艙、載人飛船和貨運(yùn)飛船進(jìn)行對接，最多可對接一艘貨運(yùn)飛船和兩艘載人飛船，重20多噸的核心艙要求長期有人駐守，設(shè)計(jì)壽命為10年以上。

鑒于16國共同建成的國際空間站延期使用的最后期限為2025年，而中國空間站將在軌運(yùn)行至少10年，屆時(shí)中國空間站將是人類唯一的太空家園。

【責(zé)任編輯】龐 云