中國空間站

沈羨云

2020年5月5日，在中國文昌航天發射場首次發射的長征五號B運載火箭，成功將新一代載人飛船試驗船和柔性充氣式貨物返回艙試驗艙送入太空軌道。5月8日，新一代載人飛船試驗船返回艙成功著陸，試驗取得圓滿成功。這也是中國空間站在軌建造階段的第一次飛行任務，令人期盼已久的中國空間站建造大幕終于拉開。

空間站長什么樣

空間站基本構型有3個艙段：1個核心艙，2個實驗艙。每個艙都是20噸級，3艙組合體質量約66噸。空間站整體呈T字構型，核心艙居中，實驗艙Ⅰ和實驗艙Ⅱ分別連接于兩側。空間站的軌道傾角42°，高度340～450千米，設計壽命10年，額定成員3人，乘組輪換時最多可達6人，乘組一般在軌執行任務周期為半年。中國空間站可以進一步擴展，根據空間科學研究和應用的需要，可以對接更多的艙段。

核心艙命名為“天和”，全長16.6米，最大直徑4.2米，發射質量22.5噸。核心艙是空間站的管理和控制中心，負責空間站組合體的統一管理和控制，它由節點艙（具有氣閘艙功能）、生活控制艙和資源艙組成。它可支持3名航天員長期在軌駐留，是我國目前研制的最大航天器。它既是空間站的管理和控制中心，也是航天員生活的主要場所，還能支持開展少量的空間科學實驗和技術試驗。

為了讓航天員在太空中的長期生活更加舒適，核心艙在設計上有很大突破，核心艙中的一塊大柱段部位，主要是航天員工作和實驗的地方。而另一個小柱段，是航天員的睡眠區和衛生區，保證航天員的生活和正常的居住環境。核心艙供航天員工作生活的空間約50立方米，加上兩個實驗艙后，航天員的活動空間整體達到110立方米。

實驗艙Ⅰ名為“問天”，由工作艙、氣閘艙和資源艙構成。主要任務是開展艙內和艙外空間科學實驗與技術試驗，存放航天員消耗品、空間站備品備件和補給貨物，是航天員的工作生活場所和應急避難場所。實驗艙Ⅰ配備了航天員出艙活動專用氣閘艙，支持航天員出艙活動，配置了小型機械臂，可進行艙外載荷自動安裝操作。實驗艙Ⅰ有著核心艙部分關鍵平臺功能，這意味著在有需要的時候，它可以執行對空間站的整個管理和控制。

實驗艙II命名為“夢天”，也是空間站組合體的主要組成部分，發射升空后，完成與核心艙-實驗艙I組合體的交會對接，參與組合體的在軌運行。作為以服務載荷任務為中心的載人航天器，實驗艙II主要完成3項基本任務：裝載以多功能光學設施（巡天號光學艙）為主的艙內、艙外載荷；與其他艙段共同支持航天員生活、工作，保證航天員安全；作為獨立飛行器，發射后自主完成與核心艙交會對接、轉位和停泊。實驗艙II還配置有貨物專用氣閘艙，在航天員和機械臂的輔助下，支持貨物、載荷自動進出艙。

中國空間站未來還有一個重要計劃，在空間站建造完成后，會單獨發射一個十幾噸的光學艙，與空間站保持共軌飛行狀態。光學艙命名為“巡天”，具備自主飛行能力，正常任務時與空間站共軌、相伴飛行，進行高分辨率天文觀測，開展天體物理和空間天文學研究。

中國空間站在建造階段是靠交會對接，最后組裝成一個完整的空間站的本體，所以它的發射任務多：首先發射的是核心艙，然后陸續發射載人飛船、貨運飛船以及實驗艙，與核心艙對接，其間還會發射載人飛船和貨運飛船，運送航天員和物資。總計11次的飛行任務將在兩年內完成。

載人飛船和貨運飛船

空間站工程也包括天地往返運輸系統和貨物運輸系統。天地往返運輸系統由神舟載人飛船和長征二號F運載火箭組成，用于航天員和部分物資往返空間站，在空間站停靠期間也作為救生船，用于航天員應急救生和返回。空間站貨物運輸系統由天舟貨運飛船和長征七號運載火箭組成。貨運飛船為空間站運送航天員的生活物資、推進劑、載荷設備等補給物資。

新一代載人飛船

今年5月5日長征五號B運載火箭在文昌航天發射場發射升空，5月8日順利返回東風著陸場，其搭載的是新一代載人飛船試驗船，此飛船雖然也叫神舟，屬于神舟號飛船系列，但它是面向空間站運營和載人月球探測任務全新研制的航天器。與老神舟號飛船相比，它有許多優點：

飛得更遠 與老神舟號飛船相比，新飛船可以飛得更遠—近可送航天員往返離地球400千米的中國空間站；遠能完成38萬千米外的載人登月，甚至去更遙遠的星球探險。

體積更大，壽命更長 從個頭來看，新飛船身高近9米，腰圍約4.5米，體重超過20噸。跟只有“3座”的老飛船相比，新飛船在執行近地軌道任務時可以一次運送6、7名航天員。老飛船的在軌壽命最長僅180天，新飛船增加到了3年。

“兩居室”乘坐更舒適 和老飛船的3艙結構不同，新飛船是兩艙構成的。返回艙采用“墻壁+保溫層”的雙層殼結構，“墻壁”圍起來的是航天員的“駕駛室”，具有容積大、密封性好、艙內視野遮擋少等特點。新飛船的“駕駛室”里只安裝環控生保、人機交互等直接關系到航天員生命安全和飛船操控的設備，騰出了大量空間，最大程度地避免了大量設備和航天員共處一室的安全隱患。其他設備都放在了“墻壁”和“保溫層”中間的夾層中。新飛船的返回艙空間更大，未來里面可以根據任務需求做“隔間”，打造工作區、娛樂區、餐飲區以及衛生區，為航天員提供更舒適的生活居住環境。

返回更安全 對飛船家族來說，顏值就意味著實力。新飛船有著流暢的倒錐形鈍頭體氣動外形。與老飛船的鐘形相比，倒錐形空氣升阻比更大，能讓新飛船在以第二宇宙速度高速返回時，依靠空氣阻力減速，更加平穩、精準地落地。新飛船的返回艙穿了兩件“衣服”∶“內衣”用新型金屬材料做成，相當于墻壁的作用，圍出了航天員的駕駛室，密封性好、艙內視野遮擋少；“外套”則是由耐燒蝕的新型輕質防熱材料打造而成，與老飛船的“外套”相比，重量降低了30%，防熱效率更高，而且首次采用可拆卸更換設計，有效提高可重復使用率。另外，新飛船的頭上還有一頂漂亮的“帽子”，可以保護脆弱而嬌貴的對接機構，這是航天工程師們用防熱材料為新飛船設計的。和其他飛行器對接時，可以把“帽子”摘掉露出對接機構，等返回地球時再把“帽子”戴上，保護里面的設備不被燒壞，實現重復使用。