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天宮一號(hào)的37398次日出日落

2018年4月2日8時(shí)15分，天宮一號(hào)再入大氣層，在絢爛的焰火中，回到地球的懷抱。天宮一號(hào)，歡迎回家！

時(shí)間追溯到7年前，2011年9月29日，也是在一片焰火之中，長(zhǎng)征二號(hào)F運(yùn)載火箭將天宮一號(hào)帶入了太空。出發(fā)之前，一群航天人最后一次在地面給天宮一號(hào)檢查身體，并拍拍天宮一號(hào)說(shuō)：“差不多兩年后你就可以回家了。”天宮一號(hào)就這樣在太空中不辭辛苦，在兩年間迎來(lái)送往了三艘神舟飛船。兩年后，地面的工作人員告訴天宮一號(hào)：“你的身體仍然非常健康，還可以繼續(xù)留在太空中呢，加油！”于是，天宮一號(hào)繼續(xù)努力工作著。2016年3月16日，天宮一號(hào)光榮退休，開(kāi)始了太空養(yǎng)老生活，直到回家的這一天。就這樣，天宮一號(hào)在太空中一共度過(guò)了2375天，目睹了37398次日出日落。

在了解天宮一號(hào)長(zhǎng)壽的一生之后，我們?cè)賮?lái)看看天宮一號(hào)的身體構(gòu)造。

天宮一號(hào)高10.4米，重8.5噸，主要由兩個(gè)艙室組成。比較小的是保障和服務(wù)艙，這個(gè)艙室雖小卻五臟俱全，包含了空間站主要的功能：有空間站的“大腦”——控制系統(tǒng)，“雙腿”——推進(jìn)系統(tǒng)，“腸胃”——燃料儲(chǔ)存箱，“肺”——電池組，“血液”——水和空氣的循環(huán)，以及非常重要的“手”，即飛船對(duì)接系統(tǒng)。

那么，另一個(gè)較大的艙室還有什么用呢？這個(gè)艙室的主要作用就是“空”！對(duì)，你沒(méi)看錯(cuò)，主體艙就是要為航天員們提供足夠的空間。天宮一號(hào)為航天員們提供了15立方米的空間，這樣一來(lái)，航天員們就不用一直待在相對(duì)狹小的神舟飛船中，可以來(lái)天宮一號(hào)里閑庭信步了。這個(gè)空間也被精心布置過(guò)：“天花板”使用了藍(lán)色，而“地面”使用了棕色，給航天員一種置身天地之間的感覺(jué);“天花板”和“地板”上有多處“固定鞋套”，只要腳伸進(jìn)去就可以站住了。

天宮一號(hào)自身不具有載人發(fā)射和返回的功能，因此航天員們想要拜訪天宮一號(hào)的話，需要搭乘神舟飛船往返，而神舟飛船和天宮一號(hào)之間，需要通過(guò)交會(huì)對(duì)接來(lái)“握手”。為了確保交會(huì)對(duì)接萬(wàn)無(wú)一失，天宮一號(hào)的工程師們可謂下足了功夫：交會(huì)對(duì)接有雷達(dá)、可見(jiàn)光和激光三套工具，并擁有自動(dòng)和手動(dòng)兩種對(duì)接方式，天宮一號(hào)最終完美地演繹了六次交會(huì)對(duì)接。

特別的太空課

在天宮一號(hào)的一生中，最吸引眼球的一刻，莫過(guò)于神舟十號(hào)和天宮一號(hào)對(duì)接后的太空授課了。這是世界上第二堂太空課程，由航天員王亞平親自授課，把中學(xué)物理的課堂搬到了天宮一號(hào)上。這堂課一共做了五個(gè)實(shí)驗(yàn)，它們的共同點(diǎn)是，實(shí)驗(yàn)都在失重環(huán)境下進(jìn)行。

第一個(gè)實(shí)驗(yàn)是太空稱重。這個(gè)實(shí)驗(yàn)的難點(diǎn)在于失重狀態(tài)下，無(wú)法直接通過(guò)測(cè)量重力來(lái)稱重，不過(guò)牛頓第二定律在此時(shí)就派上用場(chǎng)了。雖然這是高中物理的內(nèi)容，但是初中時(shí)我們已經(jīng)學(xué)習(xí)了牛頓第二定律的一種特例，即重力G和重量m的關(guān)系，這時(shí)加速度為重力加速度g，m=G/g。推廣到任意一個(gè)加速度a，再測(cè)量產(chǎn)生的力F，可以求出重量m=F/a。

第二個(gè)實(shí)驗(yàn)是太空單擺。此時(shí)小球不受重力的影響，因此不會(huì)像地面的單擺一樣被重力拉回來(lái)，而是繞著擺軸轉(zhuǎn)圈。

第三個(gè)實(shí)驗(yàn)是太空陀螺。高速旋轉(zhuǎn)的陀螺會(huì)保持自旋穩(wěn)定，不容易受到外界力的影響，我們騎自行車的時(shí)候也能體會(huì)到這一點(diǎn)。我國(guó)第一顆人造地球衛(wèi)星東方紅一號(hào)就采用了這一方式。如今，包括飛機(jī)、衛(wèi)星在內(nèi)的飛行器均利用陀螺儀的穩(wěn)定性來(lái)測(cè)量飛行器的姿態(tài)，包括飛行器的“低頭”“抬頭”（俯仰）和“左翻滾”“右翻滾”（傾斜）。

最后兩個(gè)實(shí)驗(yàn)與水有關(guān)，由于太空中的液體沒(méi)有了重力，僅有表面張力的液體分布十分均勻，因此可以做到地面上難以實(shí)現(xiàn)的形狀。在二維的平面上，水可以形成一張薄膜，且不易破裂，而在三維的空間中，水可以形成一個(gè)圓潤(rùn)的水球，這就是太空水膜和太空水球?qū)嶒?yàn)。

從天宮系列到未來(lái)空間站

神舟十號(hào)離開(kāi)后，天宮一號(hào)進(jìn)入長(zhǎng)期無(wú)人狀態(tài)，但她依然在堅(jiān)守使命，不斷維護(hù)空間站狀態(tài)，也繼續(xù)遙感觀測(cè)海洋、森林和她深愛(ài)的土地。

天宮一號(hào)退休后不久，天宮二號(hào)接過(guò)了交接棒，天宮二號(hào)完成了航天員中期在軌駐留30天和貨運(yùn)飛船天舟一號(hào)的“太空快遞”等兩項(xiàng)重要實(shí)驗(yàn)，這標(biāo)志著我國(guó)具有長(zhǎng)期維護(hù)和駐留空間站的能力，原計(jì)劃由天宮三號(hào)完成的目標(biāo)，已經(jīng)提前完成。

因?yàn)橛辛颂鞂m系列打下的基石，未來(lái)的大型空間站也在緊鑼密鼓地設(shè)計(jì)和建造中。這個(gè)空間站初步將由一個(gè)核心艙、兩個(gè)實(shí)驗(yàn)艙和一個(gè)節(jié)點(diǎn)艙構(gòu)成“T”字形架構(gòu)，核心艙和節(jié)點(diǎn)艙的外部對(duì)接口，可以對(duì)接神舟載人飛船或天舟貨運(yùn)飛船。之后的空間站將進(jìn)一步枝繁葉茂，最特別的是空間站附近還會(huì)有一臺(tái)太空天文望遠(yuǎn)鏡伴飛，即空間站的光學(xué)艙。這臺(tái)太空望遠(yuǎn)鏡的火眼金睛可以和著名的哈勃望遠(yuǎn)鏡媲美，并且視野要比哈勃廣闊300倍。

天宮一號(hào)最終吻向了她摯愛(ài)的那條地平線，故事的結(jié)局并不重要，每個(gè)航天器都會(huì)有告別的那一天，而我們最好不要讓那結(jié)局，奪走了故事的光芒。