長(zhǎng)征二號(hào)F火箭“天宮一號(hào)”目標(biāo)飛行器神舟八號(hào)飛船神舟九號(hào)飛船陸續(xù)發(fā)射神舟八號(hào)、神舟九號(hào)、神舟十號(hào)系列飛船2011年-2012年建成中國(guó)自己的“空間站” 2020年在發(fā)射“天宮一號(hào)”之后的兩年中，我國(guó)將相繼發(fā)射神舟八號(hào)、九號(hào)、十號(hào)飛船，分別與“天宮一號(hào)”實(shí)現(xiàn)對(duì)接。

9月1日，中國(guó)載人航天工程辦公室宣布，由于受“實(shí)踐十一號(hào)04星”衛(wèi)星發(fā)射失利影響，原定于8月中下旬發(fā)射的空間試驗(yàn)站雛形“天宮一號(hào)”或推遲至本月下旬發(fā)射。具體發(fā)射日期將根據(jù)失利火箭故障調(diào)查結(jié)果來決定。

“天宮一號(hào)”是中國(guó)2011年航天發(fā)射計(jì)劃的“重頭戲”。根據(jù)計(jì)劃，發(fā)射“天宮一號(hào)”后兩年內(nèi)，中國(guó)將相繼發(fā)射神舟八號(hào)、神舟九號(hào)、神舟十號(hào)飛船，分別與“天宮一號(hào)”完成空間交會(huì)對(duì)接。之后，2020年，中國(guó)將要建設(shè)自己的空間站。

與“天宮一號(hào)”的發(fā)射相呼應(yīng)，俄羅斯航天器制造企業(yè)俄羅斯動(dòng)力公司總裁洛帕塔日前表示，俄羅斯將重啟私人太空游項(xiàng)目，下一名太空游客將于2014年啟程飛赴國(guó)際空間站。

放眼宇宙，人類的太空探索從未停歇。作為我國(guó)自主研制的空間試驗(yàn)站，“天宮一號(hào)”只是中國(guó)空間站的雛形，承擔(dān)的是實(shí)驗(yàn)先鋒的角色，然而，隨著“天宮一號(hào)”發(fā)射，意味著中國(guó)迎來“空間站元年”，進(jìn)入航天“空間站時(shí)代”。

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“天宮一號(hào)”長(zhǎng)啥樣？

根據(jù)中國(guó)載人航天工程網(wǎng)的介紹，“天宮一號(hào)”主體為短粗的圓柱型，重量和神舟七號(hào)一樣，約為8噸，直徑比神舟飛船更大。

它采用兩艙結(jié)構(gòu)，分別為實(shí)驗(yàn)艙和資源艙。實(shí)驗(yàn)艙由密封的前錐段、柱段和后錐段組成，可保證艙壓、溫度、濕度、氣體成分等航天員生存條件，用于航天員駐留期間在軌工作和生活，密封的后錐段安裝再生生保等設(shè)備。而資源艙內(nèi)有發(fā)動(dòng)機(jī)、電源裝置等，為軌道機(jī)動(dòng)提供動(dòng)力，為飛行提供能源。

“天宮一號(hào)”最重要的功能是完成與飛船進(jìn)行交會(huì)對(duì)接的試驗(yàn)。為此，它前后各設(shè)有一個(gè)對(duì)接口。安裝在實(shí)驗(yàn)艙前端的交會(huì)對(duì)接機(jī)構(gòu)，以及交會(huì)對(duì)接測(cè)量和通信設(shè)備，是“天宮”和飛船聯(lián)通的關(guān)鍵所在。

從外表上看，它類似于一扇圓形的門，內(nèi)部直徑約為0.8米，航天員可以通過這一扇門從飛船進(jìn)入“天宮一號(hào)”。

航天員的生活必需品和工作所需的材料、設(shè)備均由飛船運(yùn)送，載人飛船?？吭趯?shí)驗(yàn)室外邊，作為應(yīng)急救生飛船。如果實(shí)驗(yàn)室發(fā)生故障，可隨時(shí)載航天員返回地面，航天員工作完成后，乘飛船返回。

中國(guó)工程院張履謙院士曾向媒體透露，“天宮一號(hào)”里的配套設(shè)施包括氧氣呼吸裝置、廢氣吸收裝置、防止空間的輻射照射裝置以及宇航員長(zhǎng)期生活具備的各種條件。

在太空工作，可以獲得地球上無法得到的實(shí)驗(yàn)環(huán)境，但微重力的生活環(huán)境，使得在地球上平常的事情也變得異常麻煩。

張履謙院士表示，若要在“天宮一號(hào)”里工作和生活，要考慮應(yīng)對(duì)各種緊急突發(fā)事件的發(fā)生。其中包括氧氣裝置故障，或控制陀螺失靈，甚至連廁所不能用都能稱為是大問題。所以在建造時(shí)需要考慮到各種緊急應(yīng)急措施。

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將實(shí)現(xiàn)“交會(huì)對(duì)接”

空間交會(huì)對(duì)接簡(jiǎn)稱“交會(huì)對(duì)接”，主要目的是將航天員從太空飛船送入空間實(shí)驗(yàn)室或空間站，與載人航天器發(fā)射和航天員安全返回技術(shù)、空間出艙活動(dòng)技術(shù)并列為載人航天的三大基本技術(shù)，也是建立空間站的重要基礎(chǔ)。

空間實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)過程是先發(fā)射無人空間實(shí)驗(yàn)室，而后再用運(yùn)載火箭將載人飛船送入太空，與停留在軌道上的實(shí)驗(yàn)室交會(huì)對(duì)接，航天員從飛船的附加段進(jìn)入空間實(shí)驗(yàn)室，開展工作。

“‘天宮一號(hào)’試驗(yàn)?zāi)康暮苊鞔_，突破無人交會(huì)對(duì)接技術(shù)。這是空間站最基本最關(guān)鍵的基礎(chǔ)。”北京大學(xué)地球與空間科學(xué)學(xué)院教授焦維新說。

“天宮一號(hào)”要完成在太空中兩年的飛行任務(wù)，并完成出艙活動(dòng)、空間交會(huì)對(duì)接試驗(yàn)和發(fā)射長(zhǎng)期自主飛行以及有人照料的空間實(shí)驗(yàn)室等目標(biāo)，“天宮一號(hào)”的任務(wù)才算圓滿完成。

交會(huì)是指兩個(gè)或兩個(gè)以上的航天器通過軌道參數(shù)的協(xié)調(diào)，在同一時(shí)間到達(dá)太空同一位置的過程。對(duì)接是在交會(huì)的基礎(chǔ)上，通過專門的對(duì)接機(jī)構(gòu)將兩個(gè)航天器連接成一個(gè)整體。因?yàn)槠渲匾饬x，空間交會(huì)與對(duì)接成為載人航天活動(dòng)的三大基本技術(shù)之一。

交會(huì)的具體程序是，先將目標(biāo)飛行器發(fā)射入軌并精確測(cè)定其運(yùn)行軌道，當(dāng)其飛經(jīng)待發(fā)飛行器發(fā)射場(chǎng)上空時(shí)，通過擇機(jī)發(fā)射使后者與前者運(yùn)行在相同的軌道上，并且將距離控制在一定范圍內(nèi)，隨后再依靠飛行器本身的機(jī)動(dòng)能力讓兩者逐漸連為一體。

這個(gè)過程的難度很大。在太空中的空間實(shí)驗(yàn)室和飛船都保持高速運(yùn)行，時(shí)速到達(dá)28000公里以上，在對(duì)接過程中，需要兩個(gè)航天器的軸線在同一條直線上，并且相對(duì)速度要接近0，如果計(jì)算不準(zhǔn)，就可能發(fā)生飛船相撞事故。

焦維新打了一個(gè)比方表示，“就像是地面的兩輛急速飛馳的跑車，要讓它們的距離必須一直保持在1米左右，這是非常不容易做到的。”

在國(guó)外載人航天活動(dòng)早期，航天器在空間交會(huì)對(duì)接過程中就曾失敗。比如，俄羅斯“進(jìn)步M3-4”飛船與“和平”號(hào)空間站在對(duì)接過程中“相撞”。

甚至到現(xiàn)在，交接失敗仍時(shí)有發(fā)生。2010年7月2日和10月31日，俄國(guó)的兩艘“進(jìn)步”M貨運(yùn)飛船首次自動(dòng)對(duì)接都失敗，不得不改為手動(dòng)。2005年美國(guó)發(fā)射的DART衛(wèi)星，甚至與目標(biāo)衛(wèi)星轟然相撞。

目前世界上有美國(guó)、俄羅斯、歐洲和日本研制的飛行器分別完成了與運(yùn)行在地球軌道上目標(biāo)飛行器的交會(huì)對(duì)接。但到目前為止，只有美國(guó)和俄羅斯掌握完整的交會(huì)對(duì)接技術(shù)。歐洲和日本交會(huì)對(duì)接技術(shù)方面分別靠美國(guó)或俄羅斯的技術(shù)支持。

異軍突起的中國(guó)對(duì)空間交會(huì)技術(shù)的探索，自然引起了各航天大國(guó)的高度注意。