□ 伍軒 本報記者 陳立

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

據(jù)五院空間站任務(wù)總指揮王翔介紹，作為人類歷史上規(guī)模最大的航天器，空間站是一種在近地軌道長時間運行、可滿足航天員長期在軌生活、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、最先進和最綜合的科學(xué)技術(shù)成果。

“中國空間站可長期在軌穩(wěn)定運行，并可通過維修延長壽命?！蔽逶嚎臻g站任務(wù)總設(shè)計師楊宏表示，中國空間站任務(wù)分為關(guān)鍵技術(shù)驗證、組裝建造和運營3個階段，目前正處于關(guān)鍵技術(shù)驗證階段。

中國空間站以天和核心艙、問天實驗艙、夢天實驗艙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。作為航天科技集團五院研制團隊采用諸多新技術(shù)和新產(chǎn)品打造出的空間站任務(wù)首飛航天器，其各項關(guān)鍵技術(shù)都是由眾多設(shè)計師、技術(shù)人員、操作人員通過成千上萬次的分析和實踐，付出無數(shù)辛勤勞動汗水最終獲得的智慧結(jié)晶。

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

建設(shè)規(guī)劃：中國智慧中國方案，實現(xiàn)五大工程目標(biāo)

自20世紀(jì)90年代初，我國載人航天工程正式啟動，并采取分步實施的戰(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，實現(xiàn)了航天員天地往返等目標(biāo)。第二步是空間實驗室階段，在這一階段，不僅掌握了出艙、交會對接技術(shù)，成功對航天員中期駐留太空進行了驗證，而且還成功驗證了推進劑在軌補加技術(shù)，完成了運送貨物補給等任務(wù)。第三步是空間站建設(shè)階段，我國將建造長期有人照料的空間站。2010年9月25日，中國空間站工程正式批準(zhǔn)實施。此后11年間，五院始終秉承“獨立自主、以人為本、兼容并蓄、持續(xù)發(fā)展”的設(shè)計理念，堅定不移地走中國航天獨立自主的發(fā)展道路，實現(xiàn)了載人航天事業(yè)“三步走”的跨越式發(fā)展。中國空間站的論證、設(shè)計和建造充分展現(xiàn)了中國智慧、中國方案。

中國空間站要實現(xiàn)五大工程目標(biāo)：一是建造并運營近地空間站，突破、掌握和發(fā)展大型復(fù)雜航天器的在軌組裝與建造、長期安全可靠飛行、運營管理和維護技術(shù)，提升國家航天技術(shù)水平，帶動相關(guān)領(lǐng)域和行業(yè)的科技進步，增強綜合國力。二是突破、掌握和發(fā)展近地空間長期載人航天飛行技術(shù)，解決近地軌道長期載人航天飛行的主要醫(yī)學(xué)問題，實現(xiàn)航天員長期在軌健康生活和有效工作。三是建成國家太空實驗室，發(fā)展具有國際先進水平的空間科學(xué)與應(yīng)用能力，開展多領(lǐng)域空間科學(xué)實驗和技術(shù)試驗、空間應(yīng)用，以及科普教育，獲取具有重大科學(xué)價值的研究成果和重大戰(zhàn)略意義的應(yīng)用成果。四是開展國際（區(qū)域）合作，為人類和平開發(fā)和利用空間資源作出積極貢獻。五是以在軌服務(wù)、地月和深空載人探測需求為牽引，試驗和驗證相關(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。

楊宏表示，在空間站關(guān)鍵技術(shù)驗證階段，我國發(fā)射天和核心艙后，還將發(fā)射2艘載人飛船和2艘貨運飛船，完成空間站推進劑補加、再生生保、柔性太陽電池翼和驅(qū)動機構(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)驗證，為實施空間站組裝建造和長期運營任務(wù)奠定基礎(chǔ)。

“建成和運營近地載人空間站將使我國成為獨立掌握近地空間長期載人飛行技術(shù)，具備長期開展近地空間有人參與科學(xué)技術(shù)試驗和綜合開發(fā)利用太空資源能力的國家?！蓖跸枵f。

“太空別墅”：身板結(jié)實顏值高，裝修豪華檔次高“天和核心艙就好比是大樹的樹干，其他的艙段都會安裝在它的接口上，如同大樹的枝葉，不斷向外延伸?！睏詈瓯硎?，天和核心艙具備交會對接、轉(zhuǎn)位與停泊、乘組長期駐留、航天員出艙、保障空間科學(xué)實驗等能力；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)，能夠為航天員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龐大的軀體和結(jié)實的身板。

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

“如果神舟飛船是一輛轎車，‘天宮一號’和‘天宮二號’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藏間，算是豪宅了。”五院空間站系統(tǒng)副總設(shè)計師朱光辰打了一個形象的比喻。

天和核心艙由節(jié)點艙，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，支持長期在軌駐留，承接載人飛船和貨運飛船的對接?？?。

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，核心艙是一個獨立的航天器，和載人飛船和貨運飛船對接后變成一個新的組合體，相當(dāng)于一個新的航天器。所以，研制團隊面臨著力學(xué)問題、通信問題、電源問題，甚至失重、輻射和太陽光照等各種挑戰(zhàn)和阻力。

為此，五院從設(shè)計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)計了相當(dāng)于冷暖空調(diào)的皮膚——熱控分系統(tǒng)，隨時調(diào)節(jié)體溫；裝備了強大有力的手臂——大型空間機械臂。

據(jù)五院空間機械臂產(chǎn)品保證經(jīng)理熊明華介紹，空間站機械臂項目曾入選“中國智能制造十大科技進展”，全部核心部件實現(xiàn)國產(chǎn)化，負(fù)載自重比、操控精度等指標(biāo)達到世界領(lǐng)先水平，是中國空間站組裝建造、運營管理、維護服務(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，為了測量核心艙這個龐然大物在發(fā)射過程中到底能承受多大的載荷，五院設(shè)計師們?yōu)楹诵呐撘还膊贾昧?00多個傳感器，測量了900多路信號，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)的布局也值得稱道。據(jù)五院空間站系統(tǒng)總體主任設(shè)計師張昊介紹，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個區(qū)域。不僅能夠保證每名航天員都有獨立的睡眠環(huán)境和專用衛(wèi)生間，而且在就餐區(qū)配置了微波爐、冰箱、飲水機、折疊桌等家居用品，還配置了太空跑臺、太空自行車、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，可以實現(xiàn)與地面的雙向視頻通話；同時還配備了可以支持航天員收發(fā)電子郵件的測控通信網(wǎng)和相關(guān)設(shè)備。

接下來，核心艙將按既定飛行程序，展開各項動作，開展在軌工作，等待貨運飛船和載人飛船的到來。

中國特色：有所為有所不為，全國產(chǎn)化長壽命

展望未來，中國空間站三艙依次成功發(fā)射后，將在軌通過交會對接和轉(zhuǎn)位，形成T構(gòu)型組合體，長期在軌運行。其中，核心艙作為空間站組合體控制和管理主份艙段，具備交會對接、轉(zhuǎn)位與停泊、乘組長期駐留、航天員出艙、保障空間科學(xué)實驗?zāi)芰?；問天和夢天實驗艙均作為支持大?guī)模艙內(nèi)外空間科學(xué)實驗和技術(shù)試驗載荷支持艙段，同時問天實驗艙還作為組合體控制和管理備份艙段，具備出艙活動能力，夢天實驗艙具備載荷自動進出艙能力。

開展空間站工程，從國家全產(chǎn)業(yè)鏈角度來看，極大地引領(lǐng)和帶動包括空間科學(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)域先進技術(shù)發(fā)展，發(fā)揮著不可替代的作用。

空間站作為長期在軌運行的“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展各類科學(xué)技術(shù)研究，推動科學(xué)技術(shù)進步。因此，空間站工程將產(chǎn)生巨大經(jīng)濟效益和社會效益，已經(jīng)成為衡量一個國家經(jīng)濟、科技和綜合國力的重要標(biāo)志，受到各航天大國的高度重視。

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

五院有關(guān)專家表示，未來的中國空間站在總體規(guī)模上不及國際空間站，這主要是在建設(shè)思路上按照符合中國國情，有所為、有所不為來考慮，綜合當(dāng)前需求和耗費等因素，不搞像國際空間站那么大規(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)研究項目的需要，同時又具備擴展和支持來往航天器對接的能力。

五院在空間站建設(shè)過程中始終追求技術(shù)進步，充分采用當(dāng)代先進技術(shù)建造和運營空間站，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，追求運營經(jīng)濟性，走可持續(xù)發(fā)展的道路。值得一提的是，中國空間站由我國自主建造，實現(xiàn)了產(chǎn)品全部國產(chǎn)化，部組件全部國產(chǎn)化，原材料全部國產(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)計師侯永青說：“為了保證空間站在軌長壽命要求，我們從設(shè)計伊始，就開展了長壽命、可靠性、維修性、安全性一體化設(shè)計?！本唧w來講，就是以系統(tǒng)和產(chǎn)品的長壽命和固有可靠性設(shè)計為基礎(chǔ)，配合開展系統(tǒng)和產(chǎn)品在軌故障診斷、處置預(yù)案設(shè)計、維修性設(shè)計，以實現(xiàn)長壽命、可靠性的既定目標(biāo)。

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