9月29日21時(shí)16分，“天宮一號(hào)”在酒泉成功升空，這是中國(guó)首個(gè)目標(biāo)飛行器。
　　“天宮一號(hào)”的主要任務(wù)為兩個(gè)飛行器的交會(huì)對(duì)接。目標(biāo)飛行器，即“天宮一號(hào)”首先發(fā)射升空；追蹤飛行器，即未來發(fā)射的“神舟”系列飛船入軌后將主動(dòng)接近“天宮一號(hào)”，進(jìn)行交會(huì)對(duì)接。“神舟八號(hào)”為無人飛船，“神舟十號(hào)”執(zhí)行載人飛行，而“神舟九號(hào)”是否載人，則依據(jù)之前任務(wù)進(jìn)展情況決定。
　　中國(guó)于1992年確定載人航天三步戰(zhàn)略。第一階段載人飛船階段已經(jīng)完成，“神舟五號(hào)”“神舟六號(hào)”相繼實(shí)現(xiàn)了載人進(jìn)入太空，并且安全返回。第二步中，“神舟七號(hào)”突破了出艙技術(shù)。而前兩步皆是為第三步建造大規(guī)模的、長(zhǎng)期有人照料的空間站做準(zhǔn)備。整個(gè)空間站的建設(shè)需要載人飛船和空間飛行器的交會(huì)對(duì)接，這就要求發(fā)射一個(gè)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。“天宮一號(hào)”正是空間實(shí)驗(yàn)室階段的成果。
　　中國(guó)載人航天工程總設(shè)計(jì)師周建平對(duì)《財(cái)經(jīng)》記者分析，要有效開發(fā)空間資源，就需要長(zhǎng)期在軌的空間站，而空間站需要人員往返運(yùn)輸和貨物補(bǔ)給。只有達(dá)到足夠的技術(shù)成熟度才能突破交會(huì)對(duì)接，建立小型空間實(shí)驗(yàn)室，并最終建設(shè)空間站。
　　可以說，“天宮一號(hào)”正是中國(guó)未來空間站的雛形，它將展示中國(guó)要建成一個(gè)完全成熟的空間站所需的關(guān)鍵技術(shù)，完成中國(guó)所設(shè)定的在2020年建成空間站的目標(biāo)。
　　
　　少花錢多辦事
　　目前，“天宮一號(hào)”已進(jìn)入高度355千米的一個(gè)接近圓形的繞地軌道上，它將以自動(dòng)模式運(yùn)行，并受地面監(jiān)控。它由實(shí)驗(yàn)艙和資源艙兩艙構(gòu)成，全長(zhǎng)10.4米，艙體最大直徑3.35米，起飛重量8.5噸。其中實(shí)驗(yàn)艙可容納三名宇航員。
　　與飛行幾天即返回地球的飛船不同，“天宮一號(hào)”是長(zhǎng)期在軌飛行的載人航天系統(tǒng)，將在太空運(yùn)行兩年，隨時(shí)迎接航天員駕乘飛船入住。
　　“天宮一號(hào)”可謂身兼多職，將分別與“神舟八號(hào)”“神舟九號(hào)”“神舟十號(hào)”進(jìn)行交會(huì)對(duì)接，還要完成空間科學(xué)和再生生命保障研究等空間醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)，以便為將來建設(shè)空間站以及航天員長(zhǎng)期駐留進(jìn)行準(zhǔn)備。美國(guó)和前蘇聯(lián)早期進(jìn)行的類似發(fā)射任務(wù)則目的單一，僅為進(jìn)行對(duì)接試驗(yàn)。對(duì)此，《國(guó)際太空》雜志編審龐之浩稱，“‘天宮一號(hào)’少花錢多辦事，確是一個(gè)創(chuàng)新?！?
　　國(guó)際空間實(shí)驗(yàn)室類型并不相同。前蘇聯(lián)的早期“禮炮”系列航天器和美國(guó)的“天空實(shí)驗(yàn)室”可自主在軌運(yùn)行，并可以多批次乘組執(zhí)行多項(xiàng)科學(xué)實(shí)驗(yàn)。而歐洲的空間實(shí)驗(yàn)室只是實(shí)驗(yàn)艙，沒有自主飛行能力，需搭載美國(guó)航天飛機(jī)，并由航天飛機(jī)向其提供能源、環(huán)境等支持條件。
　　“天宮一號(hào)”與早期“禮炮”號(hào)功能類似，只有一個(gè)對(duì)接口，可以短期載人。周建平分析，這主要是8.5噸規(guī)模限制所致。一個(gè)對(duì)接口使得空間實(shí)驗(yàn)室有很大局限，在載人飛船對(duì)接時(shí)就不能同時(shí)對(duì)接貨運(yùn)飛船，因此其資源補(bǔ)給能力有限，只能支持短期載人飛行。而將人員送至太空還應(yīng)遵守一個(gè)準(zhǔn)則，就是任何時(shí)候都應(yīng)該有一個(gè)載人飛行器伴隨航天員身邊，以便在意外發(fā)生之際，讓航天員能夠依靠載人飛行器安全離開。
　　中國(guó)空間技術(shù)研究院研究員、國(guó)際宇航科學(xué)院院士朱毅麟對(duì)《財(cái)經(jīng)》記者分析，以交會(huì)對(duì)接為主要目的的“天宮一號(hào)”設(shè)備不一定很完全，其工作時(shí)間、壽命、可靠性沒有完全按照正式空間實(shí)驗(yàn)室的要求來做。“天宮一號(hào)”會(huì)在飛行兩年后，再進(jìn)行改進(jìn)，以提高可靠性。真正的空間實(shí)驗(yàn)室可能是“天宮二號(hào)”。
　　
　　對(duì)接如太空穿針
　　如果今年11月“天宮一號(hào)”與“神舟八號(hào)”交會(huì)對(duì)接順利，中國(guó)將是繼美俄之后第三個(gè)完全獨(dú)立掌握交會(huì)對(duì)接技術(shù)的國(guó)家。
　　與美國(guó)和前蘇聯(lián)早期進(jìn)行的交會(huì)對(duì)接試驗(yàn)不同，“天宮一號(hào)”可支持多次交會(huì)對(duì)接，減少發(fā)射次數(shù)。美、蘇當(dāng)時(shí)均以飛船和飛船對(duì)接，每次對(duì)接試驗(yàn)需要發(fā)射兩艘飛船。
　　所謂交會(huì)對(duì)接，是指將宇宙飛船等航天器在空間軌道上連成整體進(jìn)行軌道飛行。作為目標(biāo)飛行器的“天宮一號(hào)”要調(diào)整到預(yù)定的交會(huì)對(duì)接軌道上，擺好姿態(tài)，等待交會(huì)對(duì)接。之后發(fā)射“神舟八號(hào)”飛船，“追”到目標(biāo)飛行器后進(jìn)行對(duì)接。
　　人類歷史上第一次空間交會(huì)對(duì)接并不順利。1966年3月16日，美國(guó)航天員阿姆斯特朗和斯科特手動(dòng)操作“雙子星座”八號(hào)飛船與無人“阿金納”目標(biāo)飛行器對(duì)接，但因人為扳錯(cuò)開關(guān)、造成姿控系統(tǒng)故障，對(duì)接后飛船猛烈滾動(dòng)旋轉(zhuǎn)，阿姆斯特朗不得不將兩者分開。隨后為確保安全，飛船緊急返回。
　　在人類進(jìn)行的300多次交會(huì)對(duì)接中有10多次失誤。龐之浩介紹，前蘇聯(lián)和美國(guó)由于交會(huì)對(duì)接經(jīng)驗(yàn)不足，交會(huì)測(cè)量設(shè)備出現(xiàn)故障或?qū)訖C(jī)構(gòu)出現(xiàn)問題，甚至還曾出現(xiàn)追尾。
　　交會(huì)對(duì)接技術(shù)要求軌道飛行器有較長(zhǎng)在軌壽命，運(yùn)載火箭入軌精度要求也高，同時(shí)交會(huì)對(duì)接過程也甚為復(fù)雜。未來“神舟”系列與“天宮”系列將上演異常緊張的求偶行動(dòng)，追蹤飛行器“神舟”系列飛船將在地面測(cè)控的支持下，經(jīng)過若干次變軌進(jìn)入到能捕獲目標(biāo)飛行器“天宮”的范圍，這個(gè)距離約為15千米－100千米。之后，“神舟”需測(cè)得與“天宮”的相對(duì)運(yùn)動(dòng)參數(shù)，靠近至其0.5千米－1千米范圍內(nèi)。兩個(gè)飛行器距離約100米時(shí)，其相對(duì)速度約每秒1米－3米，此時(shí)“神舟”需要利用攝像敏感器和接近敏感器精確測(cè)量?jī)烧呔嚯x、相對(duì)速度和姿態(tài)，同時(shí)啟動(dòng)小發(fā)動(dòng)機(jī)，最后以每秒0.15米－0.18米的停靠速度與目標(biāo)相撞，實(shí)現(xiàn)連接。
　　周建平將交會(huì)對(duì)接比作“在太空穿針”。盡管其中各個(gè)階段都有風(fēng)險(xiǎn)，但最大的風(fēng)險(xiǎn)當(dāng)屬最后近程交會(huì)階段，這主要依靠飛行器自主測(cè)量和控制的精度。
　　其原因是，由“天鏈一號(hào)”衛(wèi)星、國(guó)內(nèi)外16個(gè)陸基測(cè)控站以及三艘遠(yuǎn)望號(hào)測(cè)量船組成的測(cè)控網(wǎng)，只能完成遠(yuǎn)距離導(dǎo)引，即地面只能測(cè)量其絕對(duì)位置和絕對(duì)姿態(tài)后換算為相對(duì)量，當(dāng)兩個(gè)飛行器距離較近時(shí)，測(cè)控網(wǎng)就無法滿足其對(duì)精度的要求。同時(shí)，地面仿真模擬與太空中實(shí)際情況也有差距。
　　周建平分析，飛行器相對(duì)測(cè)量為高精度測(cè)量，空間環(huán)境對(duì)微波測(cè)量和光學(xué)測(cè)量有影響，如鏡頭對(duì)著陽光直射，光線很強(qiáng)之際，光學(xué)測(cè)量易受干擾。另外，真空環(huán)境、高溫變化等，亦可能影響其精度和可靠性。
　　
　　空間站未來
　　在低地球軌道運(yùn)行的成熟前輩當(dāng)屬國(guó)際空間站，這也是人類歷史上規(guī)模最大、技術(shù)最復(fù)雜、耗資最多、研建時(shí)間最長(zhǎng)、合作伙伴最多的空間站。國(guó)際空間站除歐洲航天局的“哥倫布”實(shí)驗(yàn)艙、日本“希望號(hào)”實(shí)驗(yàn)艙及加拿大提供的遙控機(jī)械臂外，基本上是由美國(guó)和俄羅斯兩家的艙段、系統(tǒng)和設(shè)備所組成。
　　此前，中國(guó)曾多次提出參與國(guó)際空間站建設(shè)，一直未果。朱毅麟認(rèn)為，這首先是政治上的問題，因?yàn)楹教旒夹g(shù)是敏感技術(shù)，多與軍事技術(shù)聯(lián)系在一起，因此美國(guó)反對(duì)聲音很強(qiáng)。
　　不過，等到“天宮一號(hào)”與“神舟”系列飛船成功對(duì)接之后，中國(guó)將實(shí)現(xiàn)獨(dú)立完成載人航天三大基本技術(shù)的突破，即載人航天器的成功發(fā)射和航天員安全返回、出艙活動(dòng)技術(shù)和交會(huì)對(duì)接技術(shù)。之后，中國(guó)將建立自己的空間站，以期更有效地開發(fā)空間資源。
　　在初步規(guī)劃中，中國(guó)空間站將運(yùn)行十年左右。中國(guó)工程院院士、“神舟”飛船首任總設(shè)計(jì)師戚發(fā)軔公開表示，2020年之前中國(guó)要發(fā)射一個(gè)20噸左右的空間站核心艙，這個(gè)核心艙將與一個(gè)載人飛船、一艘貨運(yùn)飛船以及兩個(gè)實(shí)驗(yàn)艙交會(huì)對(duì)接，整個(gè)重量100噸以下。核心艙需長(zhǎng)期有人駐守，能與各種實(shí)驗(yàn)艙、載人飛船和貨運(yùn)飛船對(duì)接。
　　空間站艙段規(guī)模較大，需要更大的運(yùn)載能力。但中國(guó)進(jìn)入太空的能力尚不足，目前將衛(wèi)星或者飛船送入太空并平穩(wěn)運(yùn)行的能力僅為10噸，而美、日等國(guó)均已實(shí)現(xiàn)20噸。中國(guó)正在研制的“長(zhǎng)征五號(hào)”火箭，將作為將來20噸級(jí)空間站艙段的運(yùn)載工具，而海南文昌在建的航天發(fā)射場(chǎng)，將承擔(dān)這一發(fā)射任務(wù)。
　　對(duì)于中國(guó)載人航天的進(jìn)程，龐之浩認(rèn)為，中國(guó)在發(fā)展較快的同時(shí)，也顧及了國(guó)情與實(shí)力。受到技術(shù)基礎(chǔ)限制，很多技術(shù)中國(guó)要從頭做起。與前蘇聯(lián)過于強(qiáng)調(diào)循序漸進(jìn)以至于常常重復(fù)試驗(yàn)、美國(guó)航天政策與政府更迭關(guān)系很大不同，從“神舟”系列飛船到“天宮”系列空間實(shí)驗(yàn)室，再到空間站，中國(guó)可謂一步一個(gè)腳印，發(fā)展較為穩(wěn)步。
　　在載人航天設(shè)計(jì)理念上，前蘇聯(lián)過于強(qiáng)調(diào)繼承，美國(guó)則強(qiáng)調(diào)新技術(shù)飛躍，而中國(guó)介于兩者之間，風(fēng)險(xiǎn)也較小。
　　除了對(duì)航天員在太空作業(yè)時(shí)的健康和工作效能進(jìn)行深入研究外，建一個(gè)空間站猶如在太空中建一個(gè)家，需要繼續(xù)發(fā)展出艙活動(dòng)技術(shù)，以及大型空間設(shè)施的維修操控能力；還要為其提供多方面的貨物補(bǔ)給，主要是人員消耗品、推進(jìn)劑和維修配件、科學(xué)技術(shù)實(shí)驗(yàn)設(shè)備和實(shí)驗(yàn)樣品等固態(tài)、液態(tài)和氣態(tài)物資的補(bǔ)給。周建平介紹說，其中，推進(jìn)劑補(bǔ)給尤為精密，因?yàn)槠渌浳锟梢匝b載在貨艙中，在飛行器對(duì)接后可以人工搬運(yùn)，而推進(jìn)劑則需要實(shí)現(xiàn)密封管道輸送，將推進(jìn)劑從貨運(yùn)飛船儲(chǔ)箱轉(zhuǎn)移到空間站儲(chǔ)箱中去，其中牽涉很多技術(shù)問題。
　　尤令研究人員關(guān)注的是，與短期飛行器不同，由于長(zhǎng)時(shí)間在軌運(yùn)行，空間站需要實(shí)現(xiàn)最高效、可循環(huán)再生的生命保障技術(shù)。人類在太空中會(huì)產(chǎn)生很多廢棄物，例如尿液和糞便，呼氣和出汗等會(huì)生出水汽、二氧化碳等，考慮太空運(yùn)輸成本很高，這就需要一個(gè)經(jīng)濟(jì)的手段實(shí)現(xiàn)可循環(huán)利用，即需要電解制氧、冷凝水處理、二氧化碳吸收并還原出氧氣、尿液處理等復(fù)雜設(shè)備和技術(shù)。
　　因此，“天宮”系列還要進(jìn)一步驗(yàn)證再生生命保障、航天員居留和工作的醫(yī)學(xué)問題等研究，同時(shí)還要進(jìn)行空間科學(xué)實(shí)驗(yàn)，如空間環(huán)境材料試驗(yàn)、生命科學(xué)試驗(yàn)等。按照計(jì)劃，直到“天宮三號(hào)”，仍然要繼續(xù)驗(yàn)證上述技術(shù)需求。