走近天和核心艙

中國科學技術館/李志忠

中國科技館展出的天和核心艙1∶1 結構驗證件

為什么要做驗證艙呢？

將空間站發射到太空之前，在地面要做各種情況的模擬實驗，對各個艙段的制造工藝、結構、功能進行驗證，因此要制作不同用途的驗證艙?？萍拣^展出的1:1 結構驗證件是用于驗證制造工藝，如艙門密閉性、艙段結構等的設計是否合理，從而進行改進和升級優化，為后續制造最終發射升空的核心艙提供科研參數，所以它算得上是空間站上天和核心艙的“大哥”了。

為了其他用途的實驗，地面上還有一些實驗艙，如用于浮力水槽訓練的核心艙、用于驗證電氣性能的核心艙以及與太空中核心艙同步的地面空間站核心艙。

雖然科技館展出的是結構驗證件，但經過科普化的升級改造，有些關鍵技術得以清晰展示。下面就讓我們一起走近天和核心艙，了解它的奧秘吧。

天和核心艙高16.6 米、最大直徑4.2 米、發射質量22.5 噸；從外觀上看，分為節點艙、小柱段和大柱段；從功能上又分為生活控制艙、資源艙、節點艙。密封艙內有工作區、睡眠區、衛生區、就餐區、醫監醫保區和鍛煉區六大區域，不僅能保證每名航天員都有獨立的睡眠環境和專用衛生間，而且配置了大量設施設備，如就餐區的微波爐、冰箱、飲水機、折疊桌等家具家電，鍛煉區的太空跑臺、太空自行車、抗阻拉力器等健身器材。此外還有可以實現與地面雙向視頻通話的天地視頻通話設備以及支持航天員收發電子郵件的測控通信網和相關設備等。

天和核心艙的“核心”體現在哪呢？

仔細觀察，我們就能了解它的“核心”之處。

一是天和核心艙是整個空間站的中樞。它就好比是大樹的樹干，其他艙段都會安裝在它的接口上，如同大樹的根、枝、葉，不斷向外延伸。在球形的節點艙上設有4 個艙段接口，分別是兩個對接口和兩個停泊口。其他艙段，如問天艙、夢天艙、神舟載人飛船、天舟貨運飛船，都可以與節點艙對接；此外，大柱段尾部也有一個對接口，它能在與天舟貨運飛船對接時為空間站加注所需的燃料。

大柱段尾部也有一個對接口

節點艙上的對接口（右）、停泊口（左）與出艙口（上）

各艙段組合后的空間站構型極其復雜，要解決力學、通信、電源等問題以及各種環境挑戰。為此，研制團隊為核心艙配置了聰明的大腦和神經——數管分系統；設計了靈敏的“體溫”調節——熱控分系統；并裝備了強大有力的手臂——大型空間機械臂，用于空間站組裝建造、運營管理和維護服務。

二是天和核心艙是航天員長期駐留的主要工作生活場所。它內部足足有50 立方米，活動空間非常寬敞，可以為航天員提供長期在軌駐留的環境。艙內配置的空間科學實驗設施，還能支持航天員在軌開展一系列高微重力科學實驗。

對接口與停泊口有何不同？

節點艙是空間站的重要樞紐，也是未來空間站組成T 字形構型的唯一節點。它后側與小柱段連接，前方與下方分別為前向對接口與徑向對接口，左右兩側為停泊口，上側為出艙口。

對接口：用于載人飛船、貨運飛船和其他實驗艙與空間站對接；設有用于交會對接的角反射器與十字靶標。

停泊口：用于問天實驗艙、夢天實驗艙的長期對接，與核心艙組裝形成空間站組合體。

天和如何調整飛行姿態？

空間站在軌日常飛行過程中，受地球高層大氣、太陽電磁輻射、引力場等多種因素影響，姿態會有所變化。而有些搭載的實驗裝置有特定的指向需求，尤其是大型柔性太陽翼有動態對日定向要求，這就需要不斷調整空間站的姿態和方向。天和核心艙上配置有6 個圓球形的姿態調控設備，學名叫“控制力矩陀螺”。每顆球里都密封著一個以每分鐘數千轉的速度旋轉的鋼制飛輪，通過其加速、減速與旋轉輸出力矩，即可調整空間站的飛行姿態。

出艙工作靠什么指路？

航天員出艙工作時，受太空失重環境以及艙外航天服視野的影響，會讓辨認方向成為難題。同時核心艙外部有太陽翼、機械臂等結構，航天員在艙外移動時需要進行避讓。為了解決這個問題，天和核心艙外部設有方向標識，用羅馬數字Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ標示出核心艙上、下、左、右四個面，同時用漢字與箭頭標示了航天員返回節點艙的移動方向。按照箭頭的指示，他們就能安全返回節點艙的出艙口。

建造空間站是我國載人航天工程“三步走”戰略的重要目標，是建設科技強國、航天強國的重要引領性工程。如今，天和核心艙和問天實驗艙已相繼發射升空并順利對接，夢天實驗艙也會很快迎來發射的日子，中國空間站即將建成。多年來，中國航天人突破了載人飛船、貨運飛船、空間實驗室、出艙活動、空間交會對接、在軌加注燃料、航天員中長期在軌駐留等一項項關鍵技術，把我國航天事業推向一個又一個高潮。

“飛天夢永不失重，科學夢張力無限?！比绻阆肓私飧嘤嘘P空間站的秘密，歡迎到中國科技館走近天和核心艙，感受中國航天事業的光輝成就。

圓球形的控制力矩陀螺

艙外把手與指示標