走進(jìn)天宮

杜瑋

天宮號(hào)空間站在軌運(yùn)行（示意圖）。圖/人民視覺(jué)

6月17日，聶海勝、劉伯明、湯洪波3名航天員乘坐神舟十二號(hào)載人飛船順利升空，開(kāi)啟了中國(guó)空間站建造的首次載人飛行。為期3個(gè)月的太空遨游，也將是迄今為止中國(guó)宇航員在太空最久一次的駐留。

4月29日，天和核心艙的發(fā)射拉開(kāi)了中國(guó)空間站建造的大幕。今明兩年內(nèi)，還會(huì)有9名航天員到訪空間站，3艘貨運(yùn)飛船發(fā)射，中國(guó)總計(jì)將接續(xù)實(shí)施 11 次飛行任務(wù)。

空間站，相當(dāng)于人類的太空家園。這里每90分鐘能看到一次太陽(yáng)起落，工作生活都要在失重條件下進(jìn)行。空間站建設(shè)的一個(gè)重要目的在于開(kāi)展大規(guī)模空間科學(xué)和技術(shù)實(shí)驗(yàn)、空間應(yīng)用等。這是一種在近地軌道長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行、可以滿足航天員長(zhǎng)期在軌生活、工作及地面航天員尋訪的航天器，代表著當(dāng)下航天領(lǐng)域最全面、最復(fù)雜、最先進(jìn)的科技成果。

60年前，蘇聯(lián)用世界上第一個(gè)載人航天器——“東方1號(hào)”飛船，把加加林送上太空。10年后，又發(fā)射了世界上第一座空間站——“禮炮1號(hào)”。國(guó)際空間站于1990年代開(kāi)工建設(shè)，2010投入使用。相比之下，中國(guó)空間站的起步并不算早。中國(guó)載人航天工程始于1992年，分“三步走”戰(zhàn)略，建造空間站即為第三步。

負(fù)責(zé)此次空間站主要研制的航天科技集團(tuán)五院空間站任務(wù)總設(shè)計(jì)師楊宏說(shuō)，“中國(guó)空間站是處于后發(fā)。很多技術(shù)在發(fā)展，所以我們的建造周期是可以大大壓縮”，吸取了之前國(guó)外空間站的經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)，可以最大限度降低組裝、建造和運(yùn)營(yíng)成本，最大程度去支持科學(xué)實(shí)驗(yàn)。

全國(guó)空間探測(cè)技術(shù)首席科學(xué)傳播專家龐之浩則向《中國(guó)新聞周刊》指出，中國(guó)空間站建造雖然起步晚，但起點(diǎn)高，規(guī)模雖不大，但經(jīng)濟(jì)適用性較高，已達(dá)到世界第三代空間站水平，建造空間站運(yùn)用的一些技術(shù)處于國(guó)際先進(jìn)行列。

神舟十二號(hào)載人飛船與天和核心艙交會(huì)對(duì)接（示意圖）。圖/新華

不比規(guī)模比效益?

世界范圍內(nèi)，空間站的發(fā)展有著較為清晰的分割線。航天專家、北京大學(xué)地球與空間科學(xué)學(xué)院教授焦維新對(duì)《中國(guó)新聞周刊》分析說(shuō)，空間站大體可以分為兩種，單艙結(jié)構(gòu)和多艙結(jié)構(gòu)。從1971年到1976年蘇聯(lián)發(fā)射的“禮炮1號(hào)”到“禮炮5號(hào)”空間站，均屬于單艙結(jié)構(gòu)，即一個(gè)艙體，屬第一代空間站。中國(guó)此前發(fā)射的天宮一號(hào)和天宮二號(hào)兩個(gè)空間實(shí)驗(yàn)室也可以視作單艙結(jié)構(gòu)空間站，但重量比“禮炮號(hào)”空間站要輕。

從1970年代末到1980年代初，美國(guó)與蘇聯(lián)分別發(fā)射的天空實(shí)驗(yàn)室和“禮炮6號(hào)”“禮炮7號(hào)”空間站為第二代空間站。它們同樣是單艙結(jié)構(gòu)，但有兩個(gè)接口，意味著能對(duì)接更多航天器，有擴(kuò)展可能性。1986年，蘇聯(lián)的“和平號(hào)”空間站升空，這是第三代空間站代表，多艙結(jié)構(gòu)，或更形象理解，其可稱之為組合式、積木式的空間站。“和平號(hào)”空間站有著1個(gè)核心艙和5個(gè)實(shí)驗(yàn)艙，5個(gè)實(shí)驗(yàn)艙都通過(guò)核心艙上的接口像堆積木一樣，與之緊密結(jié)合。

中國(guó)的天宮號(hào)即屬于第三代空間站。4月29日，核心艙率先發(fā)射升空，這是空間站的指揮控制中心，也是航天員們長(zhǎng)期駐留的地方。核心艙共有3個(gè)對(duì)接口和兩個(gè)側(cè)向停泊口。明年問(wèn)天實(shí)驗(yàn)艙I和夢(mèng)天實(shí)驗(yàn)艙II發(fā)射后，將先與核心艙前向?qū)樱笤谵D(zhuǎn)位裝置作用下，移至停泊口，空間站整體形成“T字構(gòu)型”。兩個(gè)實(shí)驗(yàn)艙均為開(kāi)展大規(guī)模實(shí)驗(yàn)的支持艙段。

第四代空間站的代表為有史以來(lái)最大規(guī)模、被稱為“巨無(wú)霸”航天器的國(guó)際空間站。從外部看，國(guó)際空間站就像一個(gè)巨大汽水罐，首尾相連在一起。由美俄主導(dǎo)，日本、歐洲、加拿大航天局參加，16個(gè)國(guó)家共建和運(yùn)行。與第三代空間站相比，最明顯的特點(diǎn)是增加了與美俄等國(guó)艙段垂直、長(zhǎng)達(dá)109米的桁架，簡(jiǎn)單說(shuō)，這就相當(dāng)于一個(gè)大梁，便于安裝各類設(shè)備。

國(guó)際空間站最顯眼的裝備就是安裝在桁架上四對(duì)閃著金光的、耀眼的太陽(yáng)能電池翼。龐之浩說(shuō)，國(guó)際空間站相當(dāng)于桁架式和積木式的“混血兒”，采用桁架式的優(yōu)點(diǎn)在于排列的太陽(yáng)能電池翼可以對(duì)空間站集中供電，整體結(jié)構(gòu)形成的較廣闊空間和視野，也使得吸收太陽(yáng)能時(shí)不易被遮擋。各國(guó)艙段間并不那么緊湊，便于各自安裝、維修設(shè)備。但桁架式結(jié)構(gòu)構(gòu)建起來(lái)較復(fù)雜，需要大量太空行走才能完成，成本也較高。過(guò)去20年來(lái)，國(guó)際空間站建設(shè)成本超過(guò)1500億美元。

與現(xiàn)在正在運(yùn)行的國(guó)際空間站相比，未來(lái)建設(shè)完成的中國(guó)空間站總重量要比它輕，規(guī)模沒(méi)有它大，楊宏對(duì)此解釋說(shuō)，不比規(guī)模比效益，中國(guó)空間站的效益比國(guó)際空間站要高。

“比如，從重量占比來(lái)看，我們科學(xué)實(shí)驗(yàn)所用到的設(shè)備重量比起整站重量的占比，相對(duì)來(lái)講是比較優(yōu)的。”焦維新對(duì)《中國(guó)新聞周刊》說(shuō)，國(guó)際空間站重量達(dá)420噸，這一“龐然大物”長(zhǎng)、寬投影到地球上的面積相當(dāng)于一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)足球場(chǎng)的大小，接近8000平方米;中國(guó)空間站以1個(gè)核心艙和兩個(gè)實(shí)驗(yàn)艙來(lái)計(jì)算，其面積也就只有幾百平方米。國(guó)際空間站中，美俄日及歐洲航天局各有一個(gè)主要用于開(kāi)展實(shí)驗(yàn)工作的實(shí)驗(yàn)艙，其真正用于實(shí)驗(yàn)的艙體占整個(gè)空間站重量比不到20%。

6月23日，北京航天飛行控制中心，中共中央總書(shū)記、國(guó)家主席、中央軍委主席習(xí)近平同在天和核心艙執(zhí)行任務(wù)的神舟十二號(hào)航天員通話。圖/新華