太空又添新成員，“天宮二號”來報到

尹懷勤

“地球是人類的搖籃，但人類不會永遠待在搖籃里。”這是現代宇宙航行學的奠基人——“航天之父”康斯坦丁·齊奧爾科夫斯基的名言。對于地球搖籃之外空間的探索，科學家們歷年來做出了無數的努力，中國科學家也不例外。這不，在即將到來的9月，中國航空又為太空帶去新成員——“天宮二號”，其將成為我國首個真正意義上的空間實驗室，也是獻給中國航天事業創建60周年的最好禮物！

第一步：載人飛船

中國載人航天計劃“三步走”

早在1992年，我國就確立了以建立空間站為目標的載人航天計劃，即“921工程”。這一計劃分“三步走”。

目標是能夠把航天員送到太空，正常運行若干天，并成功返回地球。大家都知道，這一任務早已完成。

第二步：空間實驗室

這個階段要解決航天器在近地軌道上的交會對接、組裝、補給以及循環利用等技術。這些技術關系到空間站的組裝、航天員在空間站的生存等關鍵問題。“天宮一號”就是我國在第二步計劃中為了解決交會對接問題而發射的一個目標飛行器。

“天宮一號”的實踐表明，通過對接它可以被改造成一個短期有人照料的空間實驗室。對接技術成熟之后，就可以發射真正的空間實驗室“天宮二號”了，目標是建成我國正式的空間實驗室大系統。

第三步：建設空間站

空間站是可以允許若干個航天員同時長期駐守的太空作業區，每個艙段重達20噸以上。發射這樣重的物體需要使用新型長征火箭——“長征五號”B大型火箭，由于火箭直徑較大，無法通過鐵路運輸，所以用海路由天津大火箭基地運往新建成的海南文昌航天發射中心發射。同時，海南航天發射場靠近赤道，可較多利用地球部分自轉速度，有利于增強火箭的運載能力。此外，發射場毗鄰大海，火箭射向寬，航區和殘骸落區安全性好。

完美演繹“空中飛吻”

此前，我國已經在2011年9月成功發射了“天宮一號”目標飛行器，之后順利完成了一艘無人和兩艘有人的神舟飛船與“天宮一號”的自動交會對接和手控交會對接試驗。根據預測，“天宮一號”的飛行軌道將在今后數月內逐步降低，并最終再入大氣層燒毀。“天宮一號”之后，“天宮二號”將繼續上演“空中飛吻”。

“天宮二號”與“天宮一號”在外觀上基本相同，大小也一致，由此讀者不難想象“天宮二號”的形狀。將“天宮二號”送上太空的是“長征二號”F運載火箭，從酒泉衛星發射中心起飛，而載有2名航天員的“神舟十一號”飛船與“天宮二號”則將上演“空中飛吻”。

此前有提到，“天宮二號”才是我國第一個真正意義上的空間實驗室。它的任務是開展地球科學、生命科學、空間應用、航天醫學和基礎物理實驗等一系列研究。“天宮二號”自身的質量雖然與“天宮一號”相當，但是所攜載荷發生了很大變化，增加了多項技術實驗，在應用上有許多不同的功能，很多為空間站建設研發的新型設備，在今年的任務中都將進行測試。

此外，“天宮二號”上不僅增添了推進劑補給設備，還安裝了機械臂。后者的作用，是便于安排一些小機器人開展艙外維修，這樣可以大大節省航天員的體力消耗。還有首次進入太空的空間冷原子鐘，可以將航天器自主守時精度提高兩個數量級，大幅提高導航定位精度。這些實驗具有很高的科學研究價值，未來有可能推動我國航天新技術的發展。

“天宮二號”將解決具有一定規模的空間應用問題，2名航天員將完成長達30天的在軌駐留（此前由神舟十號創造的紀錄為15天）。采用物理化學再生生保的方式，就是把人產生的水、尿進行物理化學的處理，讓它循環再生，保障航天員的航天生活。而在這一技術得到驗證之后，下一步還將對航天員未來在空間站長期駐留的技術展開研究，其難度也會大大提高。

“天宮二號”在進一步驗證航天員在軌駐留技術、驗證推進劑在軌補加技術、開展大量科學和應用實驗的同時，還將攜帶國際首個專用的高靈敏度伽馬射線暴偏振測量儀器。這項中國-瑞士合作開展的伽馬暴偏振探測項目是中國空間天文“黑洞探針”計劃的組成部分，計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律，解答宇宙組成和演化。

空中運貨，“天舟一號”來了

“天宮二號”任務中還有一大亮點，就是將對接一艘“天舟一號”貨運飛船，這是我國自主研發的第一艘貨運飛船，也是我國第一次實現貨運飛船與空間實驗室的對接。

在以后的空間站建造和運營中，貨運飛船擔負著重要的任務。從外形上看，“天舟一號”與“天宮一號”較為相象，但功能卻有很大不同。“天舟一號”由前面的貨物艙和后面的推進艙構成，這是其最主要的兩大部分，發射質量為13噸左右，上行貨物運輸質量大于6.5噸，下行運力為6噸左右。之所以有下行貨物的需求，是因為實驗室尤其是未來的空間站在長期運營過程中會產生垃圾，這些廢棄物需要飛船攜帶返回，最終在大氣層中銷毀。

屆時仍將由“長征七號”運載火箭執行發射任務。“長征七號”運載火箭，總長53.1米，采用兩級半構型，以液氧煤油為推進劑，起飛質量約594噸，起飛推力730噸，近地軌道運載能力為13.5噸，未來它將逐步取代現役的“長征二號”“長征三號”和“長征四號”運載火箭，成為我國主力運載火箭之一。此類運載火箭托舉的不僅僅是航天飛船，更是中國的航天夢。

遨游太空，或許不是夢

在我國載人航天工程規劃中，最大的目標，是2020年前后建成一座質量超過90噸的軌道建筑，它至少包括1個核心艙、2個科學實驗艙，呈現“兩室一廳”結構，核心艙的5個對接口可以對接1艘貨運飛船、2艘載人飛船，最后留有2個對接口備用。另有1個供航天員出艙活動的出艙口，即站上設裝的氣閘艙用于航天員出艙進行太空行走，還配置機械臂用于輔助對接、補給、出艙和科學實驗。設計壽命為10年以上，長期駐留3人，以進行較大規模的空間作業。

空間站建好后，將隨即開展科學研究和太空實驗，促進中國空間科學研究進入世界先進行列，為我國經濟發展和人類文明進步作出貢獻。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行至少10年，故而國外媒體預言：“在國際空間站墜落后，下一個軌道空間站將屬于中國，這是完全可能的。中國或許是世界上唯一既有能力又有熱情去入駐太空的國家。”未來我國空間站建成之后，要在太空干些大事的同時，也可能開展太空旅游，普通人亦可入住太空家園，親身體驗誘人的太空生活。