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| 本文作者： 付靜 | 2021-04-29 11:41 |
備受期待的中國空間站建設(shè)工程，剛剛邁出了關(guān)鍵一步。
北京時(shí)間 2021 年 4 月 29 日上午 11 時(shí) 23 分，海南文昌航天發(fā)射場(chǎng) 101 發(fā)射工位，長(zhǎng)征五號(hào)乙遙二火箭（CZ-5B Y2）搭載中國空間站「天和核心艙」點(diǎn)火升空，任務(wù)順利開啟。
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中國空間站又稱天宮空間站，是一個(gè)通過在軌組裝而成的空間實(shí)驗(yàn)室系統(tǒng)。
基本構(gòu)型方面，中國空間站主要包括天和核心艙、問天實(shí)驗(yàn)艙Ⅰ和夢(mèng)天實(shí)驗(yàn)艙 Ⅱ，另配有載人飛船（神舟系列）和貨運(yùn)飛船（天舟系列）兩大模塊（如下圖所示）。建成后，中國空間站軌道高度為 400~450 公里，傾角 42~43 度，設(shè)計(jì)壽命 10 年，將長(zhǎng)期駐留 3 人，總重量可達(dá) 90 噸。
先來了解一下剛剛發(fā)射升空的天和核心艙，即中國空間站的一大關(guān)鍵模塊。
天和核心艙長(zhǎng) 16.6 米、最大直徑 4.2 米，重量 22.5 噸，內(nèi)部空間約 50m3，設(shè)計(jì)壽命 10 年（經(jīng)在軌維修后可達(dá) 15 年），為宇航員提供居住環(huán)境，滿足 3 名宇航員的長(zhǎng)期在軌駐留需求。
作為整個(gè)中國空間站的管理控制中心，天和核心艙支持上述 4 個(gè)飛行模塊與其交會(huì)對(duì)接、在軌組裝，共有五個(gè)對(duì)接口（用于對(duì)接貨運(yùn)飛船、兩艘載人飛船和兩個(gè)實(shí)驗(yàn)艙）、一個(gè)出艙口（用于宇航員出艙活動(dòng)）。
如下圖，核心艙最大可拓展節(jié)點(diǎn)艙、生活控制艙和資源艙 3 個(gè)艙段，因此能夠保證宇航員長(zhǎng)期訪問和物資的補(bǔ)給。此外，它配置了大機(jī)械臂，具有氣閘艙功能，因而支持航天醫(yī)學(xué)和空間生命科學(xué)實(shí)驗(yàn)的開展。
【圖源微博@PhilLeafSpace】
而兩個(gè)試驗(yàn)艙全長(zhǎng)均在 14.4 米左右，最大直徑 4.2 米左右，發(fā)射質(zhì)量均為 20-22 噸，具備獨(dú)立飛行功能。
據(jù)悉，實(shí)驗(yàn)艙 II 主要被用于微重力基礎(chǔ)物理、空間材料科學(xué)、微重力流體物理與燃燒科學(xué)等空間科學(xué)與應(yīng)用相關(guān)領(lǐng)域的實(shí)驗(yàn)任務(wù)，而試驗(yàn)艙 I 兼有核心艙（組合體控制）與實(shí)驗(yàn)艙 II（實(shí)驗(yàn)）的功能。
另外，貨運(yùn)飛船全長(zhǎng) 9 米以上，最大直徑約 3.35 米，發(fā)射質(zhì)量最大為 13 噸，多項(xiàng)能力達(dá)到了世界先進(jìn)水平。據(jù)字面意思即可知，貨運(yùn)飛船將扮演后勤保障的角色，它主要有這樣 3 方面補(bǔ)給，一是空間站推進(jìn)劑，二是宇航員所需的工作和生活用品，第三則是空間科學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)備和用品。
貨運(yùn)飛船即天舟系列貨運(yùn)飛船，早在 2017 年 4 月 20 日，我國首個(gè)貨運(yùn)飛船天舟一號(hào)成功發(fā)射入軌，成功與天宮二號(hào)空間實(shí)驗(yàn)室（指開展空間試驗(yàn)活動(dòng)的載人航天飛行器，規(guī)模小于空間站，是空間站的雛形）進(jìn)行了 3 次交會(huì)對(duì)接、3 次推進(jìn)劑在軌補(bǔ)加，由此驗(yàn)證了貨物運(yùn)輸和推進(jìn)劑在軌補(bǔ)加等多項(xiàng)技術(shù)。2017 年 9 月 22 日，天舟一號(hào)圓滿完成任務(wù)，進(jìn)入大氣層燒毀。
【圖源北京科協(xié)】
2020 年 3 月 27 日，作為我國第二艘貨運(yùn)飛船，天舟二號(hào)也完成了真空熱試驗(yàn)，隨后將隨我國新研制的長(zhǎng)征七號(hào)運(yùn)載火箭升空入軌，成為到達(dá)中國空間站的首位“快遞小哥”。
就中國空間站的建造規(guī)劃，2017 年 4 月 28 日的一場(chǎng)記者招待會(huì)上，中國載人航天工程辦公室主任王兆耀曾表示，將在 2019-2022 年前后進(jìn)行中國載人空間站的組裝建造。
去年 5 月，中國載人航天工程辦公室主任助理季啟明指出：
我國空間站將于 2022 年前后完成建造，一共規(guī)劃 12 次飛行任務(wù)（雷鋒網(wǎng)注：包含去年的一次長(zhǎng)征五號(hào)乙火箭發(fā)射）。將先后發(fā)射天和、問天、夢(mèng)天，進(jìn)行基本構(gòu)型的在軌組裝建造；期間，規(guī)劃發(fā)射 4 艘神舟載人飛船和 4 艘天舟貨運(yùn)飛船，進(jìn)行航天員乘組輪換和貨物補(bǔ)給。
【圖源航天愛好者網(wǎng)】
2021 年 1 月，天和核心艙、天舟二號(hào)貨運(yùn)飛船、空間應(yīng)用系統(tǒng)核心艙任務(wù)分別順利通過主管部門組織的出廠評(píng)審。
據(jù)中國載人航天官方消息：
自今年春節(jié)開始，執(zhí)行空間站建造階段飛行任務(wù)的長(zhǎng)征五號(hào) B、長(zhǎng)征七號(hào)和長(zhǎng)征二號(hào) F 三型運(yùn)載火箭及神舟載人飛船、天舟貨運(yùn)飛船，都緊鑼密鼓地相繼運(yùn)抵至文昌航天發(fā)射場(chǎng)和酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心。
上周五，天和核心艙+長(zhǎng)五 B 遙二運(yùn)載火箭構(gòu)成的「器箭組合體」轉(zhuǎn)運(yùn)至發(fā)射區(qū)，為今日發(fā)射做最后的準(zhǔn)備。
【圖源中國載人航天】
至此，我國已全面轉(zhuǎn)入空間站在軌建造任務(wù)階段。
所謂空間站又稱太空站、航天站，即一種在近地軌道長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行、可供多名宇航員巡訪、長(zhǎng)期工作和生活的航天器，不具備返回地球的能力（最終在大氣層中被燒毀）。
早在 1897年，人類便對(duì)空間站有了幻想——德國科幻文學(xué)奠基人 Curd Lasswitz 的小說《在兩顆行星上》中，一群嘗試飛越北極的熱氣球駕駛員偶爾被一個(gè)磁場(chǎng)捕獲，上升到了北極上空 6000 多公里的一個(gè)火星人空間站。
20 世紀(jì) 60、70 年代，美國阿波羅 11 號(hào)飛船（即阿姆斯特朗乘坐的飛船）搶先登陸了月球，前蘇聯(lián)在太空競(jìng)賽中落敗，因此轉(zhuǎn)向了其他太空領(lǐng)域探索，其中就包括空間站。
1971 年，世界首個(gè)空間站禮炮 1 號(hào)（Salyut-1）問世，由前蘇聯(lián)發(fā)射升空。不幸的是，3 名航天員在乘坐禮炮 1 號(hào)上的聯(lián)盟號(hào)飛船返回地球的過程中，由于返回艙上平衡閥異常打開造成的返回艙失壓而全部死亡。
1973 年，美國緊隨其后發(fā)射了天空實(shí)驗(yàn)室號(hào)（Skylab）空間站，科學(xué)家利用該空間站做了許多關(guān)于醫(yī)藥、地質(zhì)和天文等方面的科學(xué)實(shí)驗(yàn)。
此后，各國便開始了在空間站方面的不斷探索。
如今，世界上在軌運(yùn)行最大的空間站為國際空間站（International Space Station，ISS）。這一空間站于 2010 年完成建造任務(wù)轉(zhuǎn)入全面使用階段，主要由 NASA、俄羅斯國家航天集團(tuán)（Roscosmos）、歐洲航天局（ESA）、日本宇宙航空研究開發(fā)機(jī)構(gòu)（JAXA）和加拿大空間局（CSA）共同運(yùn)營(yíng)。
國際空間站或?qū)⒂?2024 年退役，因?yàn)槲磥碇袊臻g站有望成為唯一一個(gè)在軌運(yùn)行的空間站。而完成空間站在軌建造，正是「中國載人航天工程三步走發(fā)展戰(zhàn)略」中第三步的目標(biāo)。
1970 年 4 月 24 日 21 時(shí) 35 分，長(zhǎng)征一號(hào)火箭在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心點(diǎn)火，托舉中國自主研制的第一顆人造地球衛(wèi)星東方紅一號(hào)升空，此舉拉開了中國探索太空的帷幕，也使得中國成為世界上第 5 個(gè)獨(dú)立研制和發(fā)射衛(wèi)星的國家。
東方紅一號(hào)升空后不久，時(shí)任國防部五院院長(zhǎng)的錢學(xué)森就提出，中國要搞載人航天！
終于在 1992 年 9 月 21 日，中國載人航天工程正式獲批實(shí)施，按規(guī)劃要實(shí)現(xiàn)「三步走」：
發(fā)射載人飛船，建成初步配套的試驗(yàn)性載人飛船工程，開展空間應(yīng)用實(shí)驗(yàn)。
突破載人飛船和空間飛行器的交會(huì)對(duì)接技術(shù)，并利用載人飛船技術(shù)改裝、發(fā)射空間實(shí)驗(yàn)室，解決有一定規(guī)模的、短期有人照料的空間應(yīng)用問題。
建造載人空間站，解決有較大規(guī)模的、長(zhǎng)期有人照料的空間應(yīng)用問題。
首先在 2003 年 10 月 15 日，楊利偉乘坐神舟五號(hào)載人飛船實(shí)現(xiàn)了我國首次載人航天飛行，飛船在太空運(yùn)行 14 圈。之后十余載，神六、神七、神十、神十一飛船先后順利實(shí)現(xiàn)載人航天飛行，其中有這樣幾個(gè)重要時(shí)間節(jié)點(diǎn)：
2008 年 9 月 27 日，翟志剛、劉伯明完成了中國人的首次空間出艙；
2011 年 9 月 29 日，空間實(shí)驗(yàn)室天宮一號(hào)發(fā)射；
2016 年 9 月 15 日，空間實(shí)驗(yàn)室天宮二號(hào)發(fā)射；
2016 年 10 月 19 日，神舟十一號(hào)飛船與天宮二號(hào)自動(dòng)交會(huì)對(duì)接成功，景海鵬、陳冬進(jìn)入天宮二號(hào)，隨后在太空生活了 33 天；
2020 年 5 月 5 日，長(zhǎng)征五號(hào) B 運(yùn)載火箭首飛成功。
無疑，一系列努力過后，中國空間站的建造時(shí)機(jī)已到！
【此次任務(wù) logo】
而發(fā)射、運(yùn)行空間站自然意義非凡——對(duì)宇航員而言，這意味著穿梭于太空和地面進(jìn)行工作、生活；于科研而言，太空的微重力環(huán)境打造了科學(xué)實(shí)驗(yàn)的理想平臺(tái)，科學(xué)家們不僅要探索深空，更要用先進(jìn)的科研成果反哺人類賴以生存的地球；而對(duì)國家來說，這則是載人航天技術(shù)走向成熟的標(biāo)志。
正如中國科普博覽所言：
從 2003 年神舟五號(hào)首次將中國航天員送入太空至今，18 年的歲月中，我國載人航天工程已經(jīng) 成功進(jìn)行了載人飛船和短期空間實(shí)驗(yàn)室的發(fā)射運(yùn)行，完成了 1992 年中央批準(zhǔn)立項(xiàng)時(shí)提出的“三步走”規(guī)劃中的前兩步，即將邁向自己的“成人禮”。
愿中國載人航天工程取得圓滿成功。
引用來源：
https://mp.weixin.qq.com/s/cdBCwlRMOyF5VAjnXHQwUg?
https://mp.weixin.qq.com/s/szl9GH-E8gRr1rIWVvHzcA
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