□ 伍軒 本報(bào)記者 陳立

4月29日，中國(guó)航天科技集團(tuán)有限公司五院抓總研制的空間站天和核心艙在中國(guó)文昌航天發(fā)射場(chǎng)成功發(fā)射，不僅標(biāo)志著我國(guó)載人航天工程“三步走”成功邁出第三步，更宣告了中國(guó)開(kāi)啟空間站任務(wù)的新時(shí)代。

據(jù)五院空間站任務(wù)總指揮王翔介紹，作為人類(lèi)歷史上規(guī)模最大的航天器，空間站是一種在近地軌道長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行、可滿足航天員長(zhǎng)期在軌生活、工作以及地面航天員尋訪的載人航天器，代表了當(dāng)今航天領(lǐng)域最全面、最復(fù)雜、最先進(jìn)和最綜合的科學(xué)技術(shù)成果。

“中國(guó)空間站可長(zhǎng)期在軌穩(wěn)定運(yùn)行，并可通過(guò)維修延長(zhǎng)壽命?！蔽逶嚎臻g站任務(wù)總設(shè)計(jì)師楊宏表示，中國(guó)空間站任務(wù)分為關(guān)鍵技術(shù)驗(yàn)證、組裝建造和運(yùn)營(yíng)3個(gè)階段，目前正處于關(guān)鍵技術(shù)驗(yàn)證階段。

中國(guó)空間站以天和核心艙、問(wèn)天實(shí)驗(yàn)艙、夢(mèng)天實(shí)驗(yàn)艙3艙為基本構(gòu)型。此次成功發(fā)射的天和核心艙，是空間站組合體控制和管理的主控艙段。作為航天科技集團(tuán)五院研制團(tuán)隊(duì)采用諸多新技術(shù)和新產(chǎn)品打造出的空間站任務(wù)首飛航天器，其各項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)都是由眾多設(shè)計(jì)師、技術(shù)人員、操作人員通過(guò)成千上萬(wàn)次的分析和實(shí)踐，付出無(wú)數(shù)辛勤勞動(dòng)汗水最終獲得的智慧結(jié)晶。

隨著天和核心艙發(fā)射成功，中國(guó)人在太空有了一個(gè)“家”，靜候航天員到來(lái)，載人航天工程也再次開(kāi)啟了新征程。

建設(shè)規(guī)劃：中國(guó)智慧中國(guó)方案，實(shí)現(xiàn)五大工程目標(biāo)

自20世紀(jì)90年代初，我國(guó)載人航天工程正式啟動(dòng)，并采取分步實(shí)施的戰(zhàn)略，具體分為三步。第一步是載人飛船階段，在此期間完成了載人飛船的研制，實(shí)現(xiàn)了航天員天地往返等目標(biāo)。第二步是空間實(shí)驗(yàn)室階段，在這一階段，不僅掌握了出艙、交會(huì)對(duì)接技術(shù)，成功對(duì)航天員中期駐留太空進(jìn)行了驗(yàn)證，而且還成功驗(yàn)證了推進(jìn)劑在軌補(bǔ)加技術(shù)，完成了運(yùn)送貨物補(bǔ)給等任務(wù)。第三步是空間站建設(shè)階段，我國(guó)將建造長(zhǎng)期有人照料的空間站。2010年9月25日，中國(guó)空間站工程正式批準(zhǔn)實(shí)施。此后11年間，五院始終秉承“獨(dú)立自主、以人為本、兼容并蓄、持續(xù)發(fā)展”的設(shè)計(jì)理念，堅(jiān)定不移地走中國(guó)航天獨(dú)立自主的發(fā)展道路，實(shí)現(xiàn)了載人航天事業(yè)“三步走”的跨越式發(fā)展。中國(guó)空間站的論證、設(shè)計(jì)和建造充分展現(xiàn)了中國(guó)智慧、中國(guó)方案。

中國(guó)空間站要實(shí)現(xiàn)五大工程目標(biāo)：一是建造并運(yùn)營(yíng)近地空間站，突破、掌握和發(fā)展大型復(fù)雜航天器的在軌組裝與建造、長(zhǎng)期安全可靠飛行、運(yùn)營(yíng)管理和維護(hù)技術(shù)，提升國(guó)家航天技術(shù)水平，帶動(dòng)相關(guān)領(lǐng)域和行業(yè)的科技進(jìn)步，增強(qiáng)綜合國(guó)力。二是突破、掌握和發(fā)展近地空間長(zhǎng)期載人航天飛行技術(shù)，解決近地軌道長(zhǎng)期載人航天飛行的主要醫(yī)學(xué)問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)航天員長(zhǎng)期在軌健康生活和有效工作。三是建成國(guó)家太空實(shí)驗(yàn)室，發(fā)展具有國(guó)際先進(jìn)水平的空間科學(xué)與應(yīng)用能力，開(kāi)展多領(lǐng)域空間科學(xué)實(shí)驗(yàn)和技術(shù)試驗(yàn)、空間應(yīng)用，以及科普教育，獲取具有重大科學(xué)價(jià)值的研究成果和重大戰(zhàn)略意義的應(yīng)用成果。四是開(kāi)展國(guó)際（區(qū)域）合作，為人類(lèi)和平開(kāi)發(fā)和利用空間資源作出積極貢獻(xiàn)。五是以在軌服務(wù)、地月和深空載人探測(cè)需求為牽引，試驗(yàn)和驗(yàn)證相關(guān)關(guān)鍵技術(shù)，為載人航天持續(xù)發(fā)展積累技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)。

楊宏表示，在空間站關(guān)鍵技術(shù)驗(yàn)證階段，我國(guó)發(fā)射天和核心艙后，還將發(fā)射2艘載人飛船和2艘貨運(yùn)飛船，完成空間站推進(jìn)劑補(bǔ)加、再生生保、柔性太陽(yáng)電池翼和驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、大型柔性組合體控制、組裝建造、艙外操作、在軌維修等關(guān)鍵技術(shù)驗(yàn)證，為實(shí)施空間站組裝建造和長(zhǎng)期運(yùn)營(yíng)任務(wù)奠定基礎(chǔ)。

“建成和運(yùn)營(yíng)近地載人空間站將使我國(guó)成為獨(dú)立掌握近地空間長(zhǎng)期載人飛行技術(shù)，具備長(zhǎng)期開(kāi)展近地空間有人參與科學(xué)技術(shù)試驗(yàn)和綜合開(kāi)發(fā)利用太空資源能力的國(guó)家?！蓖跸枵f(shuō)。

“太空別墅”：身板結(jié)實(shí)顏值高，裝修豪華檔次高“天和核心艙就好比是大樹(shù)的樹(shù)干，其他的艙段都會(huì)安裝在它的接口上，如同大樹(shù)的枝葉，不斷向外延伸?！睏詈瓯硎?，天和核心艙具備交會(huì)對(duì)接、轉(zhuǎn)位與停泊、乘組長(zhǎng)期駐留、航天員出艙、保障空間科學(xué)實(shí)驗(yàn)等能力；密封艙內(nèi)配置有工作區(qū)、睡眠區(qū)、衛(wèi)生區(qū)、就餐區(qū)、醫(yī)監(jiān)醫(yī)保區(qū)以及鍛煉區(qū)，能夠?yàn)楹教靻T工作和生活提供舒適良好的保障條件。

首先，天和核心艙要有一個(gè)龐大的軀體和結(jié)實(shí)的身板。

據(jù)五院空間站核心艙結(jié)構(gòu)分系統(tǒng)主任設(shè)計(jì)師施麗銘介紹，核心艙的體積非常大，長(zhǎng)度比5層樓還要高，直徑比火車(chē)和地鐵的車(chē)廂還要寬不少，體積比國(guó)際空間站的任何一個(gè)艙段都大，航天員入駐后，活動(dòng)空間非常寬敞。核心艙的重量相當(dāng)于3輛大客車(chē)的空重重量，同樣也超過(guò)國(guó)際空間站的任何一個(gè)艙段。

“如果神舟飛船是一輛轎車(chē)，‘天宮一號(hào)’和‘天宮二號(hào)’就相當(dāng)于一室一廳的房子，而空間站就是三室兩廳還帶儲(chǔ)藏間，算是豪宅了?！蔽逶嚎臻g站系統(tǒng)副總設(shè)計(jì)師朱光辰打了一個(gè)形象的比喻。

天和核心艙由節(jié)點(diǎn)艙，大、小柱段，后端通道和資源艙組成，發(fā)射升空后，將為航天員提供太空科學(xué)和居住環(huán)境，支持長(zhǎng)期在軌駐留，承接載人飛船和貨運(yùn)飛船的對(duì)接?？?。

空間站構(gòu)型極其復(fù)雜，艙體多，能衍生出不同的航天器組合體。比如，核心艙是一個(gè)獨(dú)立的航天器，和載人飛船和貨運(yùn)飛船對(duì)接后變成一個(gè)新的組合體，相當(dāng)于一個(gè)新的航天器。所以，研制團(tuán)隊(duì)面臨著力學(xué)問(wèn)題、通信問(wèn)題、電源問(wèn)題，甚至失重、輻射和太陽(yáng)光照等各種挑戰(zhàn)和阻力。

為此，五院從設(shè)計(jì)伊始就充分考慮了各種因素，為核心艙配置了靈活的大腦和神經(jīng)——數(shù)管分系統(tǒng)，設(shè)計(jì)了相當(dāng)于冷暖空調(diào)的皮膚——熱控分系統(tǒng)，隨時(shí)調(diào)節(jié)體溫；裝備了強(qiáng)大有力的手臂——大型空間機(jī)械臂。

據(jù)五院空間機(jī)械臂產(chǎn)品保證經(jīng)理熊明華介紹，空間站機(jī)械臂項(xiàng)目曾入選“中國(guó)智能制造十大科技進(jìn)展”，全部核心部件實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化，負(fù)載自重比、操控精度等指標(biāo)達(dá)到世界領(lǐng)先水平，是中國(guó)空間站組裝建造、運(yùn)營(yíng)管理、維護(hù)服務(wù)和空間應(yīng)用的核心裝備，是輔助航天員工作的“最佳助理”。

此外，為了測(cè)量核心艙這個(gè)龐然大物在發(fā)射過(guò)程中到底能承受多大的載荷，五院設(shè)計(jì)師們?yōu)楹诵呐撘还膊贾昧?00多個(gè)傳感器，測(cè)量了900多路信號(hào)，可謂用心良苦。

之所以成為“太空別墅”，除了良好的外觀和硬件條件外，核心艙內(nèi)的布局也值得稱(chēng)道。據(jù)五院空間站系統(tǒng)總體主任設(shè)計(jì)師張昊介紹，天和核心艙的密封艙內(nèi)配置了工作區(qū)、睡眠區(qū)、衛(wèi)生區(qū)、就餐區(qū)、醫(yī)監(jiān)醫(yī)保區(qū)和鍛煉區(qū)6個(gè)區(qū)域。不僅能夠保證每名航天員都有獨(dú)立的睡眠環(huán)境和專(zhuān)用衛(wèi)生間，而且在就餐區(qū)配置了微波爐、冰箱、飲水機(jī)、折疊桌等家居用品，還配置了太空跑臺(tái)、太空自行車(chē)、抗阻拉力器等健身器材，以滿足航天員日常鍛煉需求。

此次核心艙還配備了天地視頻通話設(shè)備，可以實(shí)現(xiàn)與地面的雙向視頻通話；同時(shí)還配備了可以支持航天員收發(fā)電子郵件的測(cè)控通信網(wǎng)和相關(guān)設(shè)備。

接下來(lái)，核心艙將按既定飛行程序，展開(kāi)各項(xiàng)動(dòng)作，開(kāi)展在軌工作，等待貨運(yùn)飛船和載人飛船的到來(lái)。

中國(guó)特色：有所為有所不為，全國(guó)產(chǎn)化長(zhǎng)壽命

展望未來(lái)，中國(guó)空間站三艙依次成功發(fā)射后，將在軌通過(guò)交會(huì)對(duì)接和轉(zhuǎn)位，形成T構(gòu)型組合體，長(zhǎng)期在軌運(yùn)行。其中，核心艙作為空間站組合體控制和管理主份艙段，具備交會(huì)對(duì)接、轉(zhuǎn)位與停泊、乘組長(zhǎng)期駐留、航天員出艙、保障空間科學(xué)實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?；?wèn)天和夢(mèng)天實(shí)驗(yàn)艙均作為支持大規(guī)模艙內(nèi)外空間科學(xué)實(shí)驗(yàn)和技術(shù)試驗(yàn)載荷支持艙段，同時(shí)問(wèn)天實(shí)驗(yàn)艙還作為組合體控制和管理備份艙段，具備出艙活動(dòng)能力，夢(mèng)天實(shí)驗(yàn)艙具備載荷自動(dòng)進(jìn)出艙能力。

開(kāi)展空間站工程，從國(guó)家全產(chǎn)業(yè)鏈角度來(lái)看，極大地引領(lǐng)和帶動(dòng)包括空間科學(xué)、生命科學(xué)等多種前沿學(xué)科和原材料、元器件、智能制造等多領(lǐng)域先進(jìn)技術(shù)發(fā)展，發(fā)揮著不可替代的作用。

空間站作為長(zhǎng)期在軌運(yùn)行的“太空母港”，其天然的高真空、微重力、超潔凈環(huán)境也可以充分用于開(kāi)展各類(lèi)科學(xué)技術(shù)研究，推動(dòng)科學(xué)技術(shù)進(jìn)步。因此，空間站工程將產(chǎn)生巨大經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，已經(jīng)成為衡量一個(gè)國(guó)家經(jīng)濟(jì)、科技和綜合國(guó)力的重要標(biāo)志，受到各航天大國(guó)的高度重視。

目前，國(guó)際空間站是在軌運(yùn)行最大的空間平臺(tái)，是一個(gè)擁有現(xiàn)代化科研設(shè)備，可開(kāi)展大規(guī)模、多學(xué)科基礎(chǔ)和應(yīng)用科學(xué)研究的空間實(shí)驗(yàn)室。它的規(guī)模大約423噸，由美國(guó)、俄羅斯、加拿大、日本等16國(guó)聯(lián)合，先后經(jīng)歷12年建造完成。

五院有關(guān)專(zhuān)家表示，未來(lái)的中國(guó)空間站在總體規(guī)模上不及國(guó)際空間站，這主要是在建設(shè)思路上按照符合中國(guó)國(guó)情，有所為、有所不為來(lái)考慮，綜合當(dāng)前需求和耗費(fèi)等因素，不搞像國(guó)際空間站那么大規(guī)模的空間站，而是采用規(guī)模適度、留有發(fā)展空間的思路。這樣做既可以滿足重大科學(xué)研究項(xiàng)目的需要，同時(shí)又具備擴(kuò)展和支持來(lái)往航天器對(duì)接的能力。

五院在空間站建設(shè)過(guò)程中始終追求技術(shù)進(jìn)步，充分采用當(dāng)代先進(jìn)技術(shù)建造和運(yùn)營(yíng)空間站，全面掌握大型空間設(shè)施的建造和在軌操作能力；同時(shí)注重應(yīng)用效益，在空間站應(yīng)用領(lǐng)域?qū)⑷〉弥卮髣?chuàng)新成果，追求運(yùn)營(yíng)經(jīng)濟(jì)性，走可持續(xù)發(fā)展的道路。值得一提的是，中國(guó)空間站由我國(guó)自主建造，實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)品全部國(guó)產(chǎn)化，部組件全部國(guó)產(chǎn)化，原材料全部國(guó)產(chǎn)化，關(guān)鍵核心元器件100%自主可控。

五院空間站系統(tǒng)副總設(shè)計(jì)師侯永青說(shuō)：“為了保證空間站在軌長(zhǎng)壽命要求，我們從設(shè)計(jì)伊始，就開(kāi)展了長(zhǎng)壽命、可靠性、維修性、安全性一體化設(shè)計(jì)?！本唧w來(lái)講，就是以系統(tǒng)和產(chǎn)品的長(zhǎng)壽命和固有可靠性設(shè)計(jì)為基礎(chǔ)，配合開(kāi)展系統(tǒng)和產(chǎn)品在軌故障診斷、處置預(yù)案設(shè)計(jì)、維修性設(shè)計(jì)，以實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)壽命、可靠性的既定目標(biāo)。

眾所周知，國(guó)際空間站在軌壽命不斷延續(xù)，而這也是中國(guó)空間站瞄準(zhǔn)的方向：不僅要用得好，還要用得久。