尹懷勤

“地球是人類(lèi)的搖籃，但人類(lèi)不會(huì)永遠(yuǎn)待在搖籃里?！边@是現(xiàn)代宇宙航行學(xué)的奠基人——“航天之父”康斯坦丁·齊奧爾科夫斯基的名言。對(duì)于地球搖籃之外空間的探索，科學(xué)家們歷年來(lái)做出了無(wú)數(shù)的努力，中國(guó)科學(xué)家也不例外。這不，在即將到來(lái)的9月，中國(guó)航空又為太空帶去新成員——“天宮二號(hào)”，其將成為我國(guó)首個(gè)真正意義上的空間實(shí)驗(yàn)室，也是獻(xiàn)給中國(guó)航天事業(yè)創(chuàng)建60周年的最好禮物！

第一步：載人飛船

中國(guó)載人航天計(jì)劃“三步走”

早在1992年，我國(guó)就確立了以建立空間站為目標(biāo)的載人航天計(jì)劃，即“921工程”。這一計(jì)劃分“三步走”。

目標(biāo)是能夠把航天員送到太空，正常運(yùn)行若干天，并成功返回地球。大家都知道，這一任務(wù)早已完成。

第二步：空間實(shí)驗(yàn)室

這個(gè)階段要解決航天器在近地軌道上的交會(huì)對(duì)接、組裝、補(bǔ)給以及循環(huán)利用等技術(shù)。這些技術(shù)關(guān)系到空間站的組裝、航天員在空間站的生存等關(guān)鍵問(wèn)題?！疤鞂m一號(hào)”就是我國(guó)在第二步計(jì)劃中為了解決交會(huì)對(duì)接問(wèn)題而發(fā)射的一個(gè)目標(biāo)飛行器。

“天宮一號(hào)”的實(shí)踐表明，通過(guò)對(duì)接它可以被改造成一個(gè)短期有人照料的空間實(shí)驗(yàn)室。對(duì)接技術(shù)成熟之后，就可以發(fā)射真正的空間實(shí)驗(yàn)室“天宮二號(hào)”了，目標(biāo)是建成我國(guó)正式的空間實(shí)驗(yàn)室大系統(tǒng)。

第三步：建設(shè)空間站

空間站是可以允許若干個(gè)航天員同時(shí)長(zhǎng)期駐守的太空作業(yè)區(qū)，每個(gè)艙段重達(dá)20噸以上。發(fā)射這樣重的物體需要使用新型長(zhǎng)征火箭——“長(zhǎng)征五號(hào)”B大型火箭，由于火箭直徑較大，無(wú)法通過(guò)鐵路運(yùn)輸，所以用海路由天津大火箭基地運(yùn)往新建成的海南文昌航天發(fā)射中心發(fā)射。同時(shí)，海南航天發(fā)射場(chǎng)靠近赤道，可較多利用地球部分自轉(zhuǎn)速度，有利于增強(qiáng)火箭的運(yùn)載能力。此外，發(fā)射場(chǎng)毗鄰大海，火箭射向?qū)?，航區(qū)和殘骸落區(qū)安全性好。

完美演繹“空中飛吻”

此前，我國(guó)已經(jīng)在2011年9月成功發(fā)射了“天宮一號(hào)”目標(biāo)飛行器，之后順利完成了一艘無(wú)人和兩艘有人的神舟飛船與“天宮一號(hào)”的自動(dòng)交會(huì)對(duì)接和手控交會(huì)對(duì)接試驗(yàn)。根據(jù)預(yù)測(cè)，“天宮一號(hào)”的飛行軌道將在今后數(shù)月內(nèi)逐步降低，并最終再入大氣層燒毀?！疤鞂m一號(hào)”之后，“天宮二號(hào)”將繼續(xù)上演“空中飛吻”。

“天宮二號(hào)”與“天宮一號(hào)”在外觀上基本相同，大小也一致，由此讀者不難想象“天宮二號(hào)”的形狀。將“天宮二號(hào)”送上太空的是“長(zhǎng)征二號(hào)”F運(yùn)載火箭，從酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心起飛，而載有2名航天員的“神舟十一號(hào)”飛船與“天宮二號(hào)”則將上演“空中飛吻”。

此前有提到，“天宮二號(hào)”才是我國(guó)第一個(gè)真正意義上的空間實(shí)驗(yàn)室。它的任務(wù)是開(kāi)展地球科學(xué)、生命科學(xué)、空間應(yīng)用、航天醫(yī)學(xué)和基礎(chǔ)物理實(shí)驗(yàn)等一系列研究?！疤鞂m二號(hào)”自身的質(zhì)量雖然與“天宮一號(hào)”相當(dāng)，但是所攜載荷發(fā)生了很大變化，增加了多項(xiàng)技術(shù)實(shí)驗(yàn)，在應(yīng)用上有許多不同的功能，很多為空間站建設(shè)研發(fā)的新型設(shè)備，在今年的任務(wù)中都將進(jìn)行測(cè)試。

此外，“天宮二號(hào)”上不僅增添了推進(jìn)劑補(bǔ)給設(shè)備，還安裝了機(jī)械臂。后者的作用，是便于安排一些小機(jī)器人開(kāi)展艙外維修，這樣可以大大節(jié)省航天員的體力消耗。還有首次進(jìn)入太空的空間冷原子鐘，可以將航天器自主守時(shí)精度提高兩個(gè)數(shù)量級(jí)，大幅提高導(dǎo)航定位精度。這些實(shí)驗(yàn)具有很高的科學(xué)研究?jī)r(jià)值，未來(lái)有可能推動(dòng)我國(guó)航天新技術(shù)的發(fā)展。

“天宮二號(hào)”將解決具有一定規(guī)模的空間應(yīng)用問(wèn)題，2名航天員將完成長(zhǎng)達(dá)30天的在軌駐留（此前由神舟十號(hào)創(chuàng)造的紀(jì)錄為15天）。采用物理化學(xué)再生生保的方式，就是把人產(chǎn)生的水、尿進(jìn)行物理化學(xué)的處理，讓它循環(huán)再生，保障航天員的航天生活。而在這一技術(shù)得到驗(yàn)證之后，下一步還將對(duì)航天員未來(lái)在空間站長(zhǎng)期駐留的技術(shù)展開(kāi)研究，其難度也會(huì)大大提高。

“天宮二號(hào)”在進(jìn)一步驗(yàn)證航天員在軌駐留技術(shù)、驗(yàn)證推進(jìn)劑在軌補(bǔ)加技術(shù)、開(kāi)展大量科學(xué)和應(yīng)用實(shí)驗(yàn)的同時(shí)，還將攜帶國(guó)際首個(gè)專(zhuān)用的高靈敏度伽馬射線暴偏振測(cè)量?jī)x器。這項(xiàng)中國(guó)-瑞士合作開(kāi)展的伽馬暴偏振探測(cè)項(xiàng)目是中國(guó)空間天文“黑洞探針”計(jì)劃的組成部分，計(jì)劃以黑洞等極端天體作為恒星和星系演化的探針，力求理解宇宙極端物理過(guò)程和規(guī)律，解答宇宙組成和演化。

空中運(yùn)貨，“天舟一號(hào)”來(lái)了

“天宮二號(hào)”任務(wù)中還有一大亮點(diǎn)，就是將對(duì)接一艘“天舟一號(hào)”貨運(yùn)飛船，這是我國(guó)自主研發(fā)的第一艘貨運(yùn)飛船，也是我國(guó)第一次實(shí)現(xiàn)貨運(yùn)飛船與空間實(shí)驗(yàn)室的對(duì)接。

在以后的空間站建造和運(yùn)營(yíng)中，貨運(yùn)飛船擔(dān)負(fù)著重要的任務(wù)。從外形上看，“天舟一號(hào)”與“天宮一號(hào)”較為相象，但功能卻有很大不同?！疤熘垡惶?hào)”由前面的貨物艙和后面的推進(jìn)艙構(gòu)成，這是其最主要的兩大部分，發(fā)射質(zhì)量為13噸左右，上行貨物運(yùn)輸質(zhì)量大于6.5噸，下行運(yùn)力為6噸左右。之所以有下行貨物的需求，是因?yàn)閷?shí)驗(yàn)室尤其是未來(lái)的空間站在長(zhǎng)期運(yùn)營(yíng)過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生垃圾，這些廢棄物需要飛船攜帶返回，最終在大氣層中銷(xiāo)毀。

屆時(shí)仍將由“長(zhǎng)征七號(hào)”運(yùn)載火箭執(zhí)行發(fā)射任務(wù)?！伴L(zhǎng)征七號(hào)”運(yùn)載火箭，總長(zhǎng)53.1米，采用兩級(jí)半構(gòu)型，以液氧煤油為推進(jìn)劑，起飛質(zhì)量約594噸，起飛推力730噸，近地軌道運(yùn)載能力為13.5噸，未來(lái)它將逐步取代現(xiàn)役的“長(zhǎng)征二號(hào)”“長(zhǎng)征三號(hào)”和“長(zhǎng)征四號(hào)”運(yùn)載火箭，成為我國(guó)主力運(yùn)載火箭之一。此類(lèi)運(yùn)載火箭托舉的不僅僅是航天飛船，更是中國(guó)的航天夢(mèng)。

遨游太空，或許不是夢(mèng)

在我國(guó)載人航天工程規(guī)劃中，最大的目標(biāo)，是2020年前后建成一座質(zhì)量超過(guò)90噸的軌道建筑，它至少包括1個(gè)核心艙、2個(gè)科學(xué)實(shí)驗(yàn)艙，呈現(xiàn)“兩室一廳”結(jié)構(gòu)，核心艙的5個(gè)對(duì)接口可以對(duì)接1艘貨運(yùn)飛船、2艘載人飛船，最后留有2個(gè)對(duì)接口備用。另有1個(gè)供航天員出艙活動(dòng)的出艙口，即站上設(shè)裝的氣閘艙用于航天員出艙進(jìn)行太空行走，還配置機(jī)械臂用于輔助對(duì)接、補(bǔ)給、出艙和科學(xué)實(shí)驗(yàn)。設(shè)計(jì)壽命為10年以上，長(zhǎng)期駐留3人，以進(jìn)行較大規(guī)模的空間作業(yè)。

空間站建好后，將隨即開(kāi)展科學(xué)研究和太空實(shí)驗(yàn)，促進(jìn)中國(guó)空間科學(xué)研究進(jìn)入世界先進(jìn)行列，為我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人類(lèi)文明進(jìn)步作出貢獻(xiàn)。鑒于16國(guó)共同建成的國(guó)際空間站延期使用的最后期限為2025年，而中國(guó)空間站將在軌運(yùn)行至少10年，故而國(guó)外媒體預(yù)言：“在國(guó)際空間站墜落后，下一個(gè)軌道空間站將屬于中國(guó)，這是完全可能的。中國(guó)或許是世界上唯一既有能力又有熱情去入駐太空的國(guó)家?！蔽磥?lái)我國(guó)空間站建成之后，要在太空干些大事的同時(shí)，也可能開(kāi)展太空旅游，普通人亦可入住太空家園，親身體驗(yàn)誘人的太空生活。