蘭寧遠

天宮，新時代的國家品牌

在軌飛行的航天器內(nèi)獨有的微重力環(huán)境，可以使人類從一個全新的視角來研究和分析許多實驗現(xiàn)象。利用好這個環(huán)境，可以在太空醫(yī)學、材料學、基礎生物學、物理科學和太空制造等多方面取得突飛猛進的發(fā)展。載人飛船雖然能進行一些空間科學實驗，但畢竟受任務時間所限，研究要想深入下去，就需要有一種能夠長期進行試驗的平臺，這個平臺就是軌道空間站。

軌道空間站容積大、壽命長，相當于太空中的“航空母艦”。通過空間站可以進一步研究地球環(huán)境和宇宙空間，開展一系列的太空實驗，實現(xiàn)太空工業(yè)化生產(chǎn)，獲取地球上很難或根本無法得到的產(chǎn)品。空間站上的航天員能夠為其他航天器補充燃料，進行組裝和維修，釋放或回收其他航天器?？臻g站還能作為向深空探測的中轉(zhuǎn)站，為實現(xiàn)載人登月、火星探測等發(fā)揮重要的作用……由此可見，建立空間站對突破相關領域的核心技術，開展空間科學實驗，深入了解地球和深空環(huán)境等方面具有重要的意義。

空間站由運載火箭發(fā)射入軌，靠宇宙飛船或航天飛機等天地往返運輸系統(tǒng)運送航天員和補給物資?？臻g站有多個對接口，可同時與數(shù)個航天器對接組成大型軌道聯(lián)合體，在太空長期停留。

最早設想建立空間站的是被稱為“現(xiàn)代火箭航天技術鼻祖”的蘇聯(lián)科學家齊奧爾科夫斯基。最早把他的設想變?yōu)楝F(xiàn)實的也是蘇聯(lián)人。

1971年4月19日，加加林首次進入太空10年之后，一枚巨大的“質(zhì)子號”運載火箭將人類的第一個空間站“禮炮一號”送入太空；1973年5月14日，一枚兩級的“土星5號”運載火箭在美國肯尼迪航天中心點火發(fā)射，火箭第三級的位置上裝的是“天空實驗室”空間站；1986年2月20日，蘇聯(lián)發(fā)射新一代航天站“和平號”的核心艙，開始了“和平號”空間站的建設……迄今為止，蘇聯(lián)和美國共把9座空間站送上了太空。其中，蘇聯(lián)8座，即“禮炮一號”至“禮炮七號”與“和平號”空間站；美國1座，即“天空實驗室”。

1985年7月，航空航天部召開中國首屆空間站研討會，時任航空航天部科技委主任的任新民在會上說：空間站遲早是要搞的，但等到人家都成了常規(guī)的東西，我們才開始設想就晚了。我們要爭取在21世紀初，在地球的近地空域建成中國的永久型空間站……

十幾年過去了，“冷戰(zhàn)”過后，作為載人航天發(fā)展推動力的“太空爭霸”結(jié)束了，美俄等國一度對載人航天的后續(xù)發(fā)展前景感到茫然。在美國，要求重新審視耗資巨大的航天計劃的聲音越來越強，要求削減空間預算的呼聲越來越高，通過預算撥款所受到的阻力也越來越大。蘇聯(lián)解體后，俄羅斯、烏克蘭等擁有蘇聯(lián)航天技術的國家意識到，在這樣的背景下，爭取商業(yè)性的國際合作來發(fā)展航天技術是幫助他們擺脫困境的唯一出路。

1992年1月22日，美國的“發(fā)現(xiàn)號”航天飛機發(fā)射時，搭載了一座國際微重力實驗室，有15個國家共同參與了其中的生命科學和材料加工實驗。來自加拿大航天局和歐洲航天局的兩名航天員參加了飛行乘組。中國也搭載并進行了一項材料加工試驗和一項空間碎片實驗。

“世界上只有永遠的利益，沒有永遠的朋友”，這句被西方外交界奉為準則的名言，揭示了西方大國外交的本質(zhì)，也同樣適用于關乎國家戰(zhàn)略利益的航天事業(yè)。

1993年，美國、俄羅斯、歐洲航天局、日本、加拿大和巴西6個國家和地區(qū)組織的太空機構(gòu)聯(lián)合推進了一項宏大的航天合作計劃——國際空間站。國際空間站的設計壽命為30年，組裝工作于1998年正式開始。組裝階段的發(fā)射工具，有美國的航天飛機，有俄羅斯的“質(zhì)子號”火箭和“天頂號”火箭，還有歐空局的“阿里安5號”火箭。運營階段的載人往返運輸工具是俄羅斯的“聯(lián)盟TMA”飛船及美國的航天飛機，運貨工具為俄羅斯的“進步M號”飛機和美國的航天飛機。

1998年11月20日，國際空間站的“曙光號”功能能源艙由“質(zhì)子號”火箭從拜科努爾發(fā)射場發(fā)射升空；1998年12月4日，“團結(jié)號”節(jié)點艙由“奮進號”航天飛機送入軌道，與“曙光號”功能能源艙交會對接；1999年5月27日，美國“發(fā)現(xiàn)號”航天飛機發(fā)射升空，為國際空間站送貨；5月29日，“發(fā)現(xiàn)號”航天飛機與國際空間站成功對接；2000年5月19日，“阿特蘭蒂斯號”航天飛機發(fā)射升空，21日與國際空間站對接，航天員更換了備用的6塊太陽能電池板中出現(xiàn)故障的4塊，并利用航天飛機上的推進器把國際空間站的軌道高度提高了30公里；2000年7月26日，俄羅斯承制的“星辰號”服務艙與國際空間站對接，國際空間站成了有3個艙段的復合體。從此，這個重458噸、長108米的龐然大物，成為引領世界先進航天技術的標識。

20年以來，世界上共有16個國家或地區(qū)的航天組織參與到國際空間站的建設之中，中國也明確表達了合作意愿，但有的國家沒有擺脫“冷戰(zhàn)”思維，提出了一大堆苛刻的政治條件，這是中國所不能接受的。所以，中國的科學家最終未能進入這一俱樂部，國際空間站中始終沒有中國人的一席之位。

除了國際空間站，西方大國與中國在航天方面的合作，也僅僅停留在科學研究和學術交流層面，真正涉及核心技術時，不僅沒有合作的可能，而且還存在著嚴格的封鎖。因此，中國要想建設空間站，從體系到技術、從宏觀到微觀，無一不需要通過白手起家和自主創(chuàng)新來實現(xiàn)。

載人航天工程開始實施的時候，對建造空間站的“第三步”目標，還沒有明確相應的技術方案和研制計劃。直到2005年，載人空間站工程與探月工程才一起被列入《國家中長期科學和技術發(fā)展規(guī)劃綱要（2006～2020年）》中的重大科技專項之一。

2007年1月29日，載人航天工程總指揮陳炳德宣布：按照國務院和中央專委的要求，由總裝備部牽頭成立載人空間站工程實施方案編制專家組，開展相關工作。組長為王永志，副組長為王忠貴、鄭敏，下設總體、應用、飛行器、火箭、測發(fā)測控、航天員系統(tǒng)和研制計劃經(jīng)費等7個專業(yè)組。這項重要而艱巨的任務，使王永志一下子從二線“顧問”回到了工作一線。

隨著空間站論證工作的進行，王永志敏感地意識到，一場世界領域的航天巨變正在悄然降臨。

2001年3月23日，盛極一時的“和平號”空間站結(jié)束了使命，受控離軌銷毀于南太平洋，國際空間站成為唯一長期在軌運行的載人航天器。5年之后，美國國家航空航天局在“重返月球計劃”中說，他們將在2014年左右放棄國際空間站，并在2020年前后“重返月球”。

消息傳來，對我國正在進行的空間站論證工作影響很大。2007年，載人航天工程總指揮部專門召開了一次論證會，針對新形勢下我國還要不要搞空間站、搞一個什么樣的空間站的問題，征求專家們的意見。有些專家直截了當?shù)卣f：“現(xiàn)在搞空間站已經(jīng)時過境遷。美國都放棄了，我們還有必要嗎？”也有的專家從經(jīng)濟支撐方面提出看法：“國際空間站由16個國家和地區(qū)組織共同投資、聯(lián)合建設，有財力和技術基礎，花費了1000多億美元。我國還是發(fā)展中國家，財力能支撐得了嗎？”……這次會上，將近一半的專家都主張放棄空間站計劃，而剩下的一半專家雖然同意建空間站，卻認為只需要有一個小型的核心艙就夠了。

專家們的意見大大出乎王永志的意料，盡管他還堅持繼續(xù)研制空間站的想法，但也意識到，此事不能心急，就像當年啟動載人航天工程一樣，必須先進行深化論證，有理有據(jù)地闡明建造空間站的必要性，特別是可能性，把問題研究透了，才能被大家接受。

2007年深秋，中國運載火箭技術研究院迎來了建院50周年慶典。11月16日，研究院舉辦了一次針對航天技術的高峰論壇。王永志應邀做了《中國載人航天工程可持續(xù)發(fā)展的研討》主題報告，他在報告中說：

通過深入研究世界航天的技術發(fā)展歷程可以發(fā)現(xiàn)，在載人航天領域能夠凝聚16個國家共識的只有建造空間站。如果國際空間站2010年左右能夠建成，并且再使用10年，那么從1971年蘇聯(lián)發(fā)射“禮炮一號”試驗性空間站起，到2020年左右的50年間，唯一沒有間斷的載人航天活動就是空間站的建設和應用。由此可見，空間站的重大實用價值是世界公認的。在國際合作方面，我們是愿意合作，但西方特別是美國不讓我們參加，我們只能自己干。只上一個核心艙，實驗能力僅有1.5噸，效益太差。但如果把空間站規(guī)模定位在3個基本艙段構(gòu)成的小型組合體，則可以提供17噸的有效載荷實驗能力。再加上研制大的貨運飛船減少運輸次數(shù)，通過控制規(guī)模和技術創(chuàng)新，空間站我們也是建設和運營得起的……

王永志之所以在這個時候做這個報告，可謂用心良苦，他想利用這樣一個機會、采用這樣一種方式對前一段專家們的質(zhì)疑做出回答。這次論壇之后，王永志的想法受到了航天界的廣泛關注，也得到了任新民、莊逢甘、屠善澄、陸元九和梁思禮等老一代科學家的認同，他們紛紛在不同的時間、不同的場合對持反對意見的專家進行了說服。不久后，這些專家們都漸漸地接受了王永志的觀點，思想上達成了共識：建造空間站符合載人航天的發(fā)展規(guī)律，適合中國航天技術的發(fā)展需要，建立我們自己的空間實驗室，乃至長期有人照料的空間站，是放眼未來必須邁出的一步。

思想統(tǒng)一了，論證工作得以順利展開，一套早就在構(gòu)思的方案在王永志的腦海里變得愈加清晰起來。

在空間站的規(guī)模上，美蘇兩國由于采取不同的戰(zhàn)略方針，出現(xiàn)了兩種截然相反的結(jié)果。美國采取的是跳躍式的發(fā)展方式，因為過于注重先進性而缺乏連續(xù)性和繼承性，所以，只發(fā)射了1個空間站。而俄羅斯采取了積極穩(wěn)妥、循序漸進的方式，最大限度地利用了成熟技術，獨立發(fā)射了8個空間站。這9個空間站中，除了蘇聯(lián)的“和平號”之外，其余8個都是小型空間站。由此可見，建立小型空間站是發(fā)展空間站的首選。王永志和大部分專家都認為，我國也應采取循序漸進的方式，先發(fā)射一個8噸級的空間實驗室，再建造20噸級的較大規(guī)模的空間站。

邁向空間站時代，猶如行走在荊棘叢生的坎坷之路上，中國的載人航天工程面臨著一系列的新挑戰(zhàn)。從發(fā)射系統(tǒng)來講，發(fā)射任務將從曾經(jīng)的階段性密集發(fā)射進入到常態(tài)化密集發(fā)射狀態(tài)，是否能夠應對這樣高密度的發(fā)射，將進一步考驗發(fā)射能力。從測控通信系統(tǒng)來講，航天員在軌時間越長，不可預測的因素就越多，風險也隨之加大。如何適應空間站在太空運行的新狀態(tài)，對飛行管理控制提出了新的要求。對航天員系統(tǒng)來講，長期和短期在軌工作有很大的區(qū)別。長期飛行的話，最好有一名醫(yī)生可以快速處置小的疾病，更長遠地看，還要建立天地協(xié)同的疾病診斷機制。這個目標，就連國際空間站也沒有完全實現(xiàn)。

一年半時間過去了，在王永志的主持下，中國的科學家們密切關注著世界航天領域的發(fā)展動態(tài)，結(jié)合國民經(jīng)濟發(fā)展的戰(zhàn)略需求，以創(chuàng)新和前瞻的思考進行了三輪論證，初步確定了中國空間站應用發(fā)展的戰(zhàn)略目標和技術路線，拿出了具體的實施方案報告，明確了建設程序，并給出了相應的經(jīng)費預算。

空間站工程將按空間實驗室和空間站兩個階段組織實施，先發(fā)射空間實驗室，再陸續(xù)把核心艙、實驗艙Ⅰ和實驗艙Ⅱ送入太空。其中，載人飛船和空間實驗室用長征二號F火箭發(fā)射，貨運飛船用新研制的長征七號火箭發(fā)射，空間站各艙段用新一代的大推力運載火箭長征五號發(fā)射?？臻g應用將以促進和引領國家先進科學技術的跨越發(fā)展為目標，涵蓋空間天文、空間物理、空間生命及生物技術、空間微重力科學、航天醫(yī)學、基礎物理學以及地球系統(tǒng)科學等各個領域的數(shù)十個項目、數(shù)百項任務被列入計劃當中。

2008年9月，總裝備部組成空間站工程實施方案評估委員會，歷時一個半月，審閱了實施方案的總報告與分報告，通過實地調(diào)研和論證評估，認為這份實施方案“符合我國載人航天‘三步走戰(zhàn)略和規(guī)劃綱要對重大專項的要求，論證內(nèi)容全面、深入、系統(tǒng)，任務目標明確，階段劃分合理，規(guī)模適度，符合國情，滿足需求，技術指標先進，創(chuàng)新性強，技術路線合理可行，對工程長遠發(fā)展的設想思路清晰……”

軌道上演“鵲橋會”

2009年，一件神秘禮物出現(xiàn)在中央電視臺春節(jié)聯(lián)歡晚會的舞臺上，它就是我國自主研制的目標飛行器——天宮一號的模型。由此，我國載人航天工程的第八個系統(tǒng)——空間實驗室系統(tǒng)正式亮相。

中國的空間實驗室之所以被命名為“天宮”，既是為了與“神舟”飛船、“嫦娥”衛(wèi)星的名字相呼應，也是中國傳統(tǒng)文化中對未知太空的一種通俗叫法。因此，得到了航天界和全國百姓的一致認可。

2010年3月，針對天宮一號任務的評估報告正式出臺。4月29日，常萬全主持召開重大專項領導小組會議，決定將評估報告上報中央審批。8月16日，中央專委會議審議并原則同意按此方案實施，并要求要把空間站建成開放式的國家級太空實驗室，在2020年前后建成和運營，使之成為創(chuàng)新型國家的重要標志之一。

中國的載人空間站項目啟動的這一年，美國總統(tǒng)奧巴馬突然宣布一個令世界震驚的決定，美國將取消“重返月球”的計劃，并把國際空間站的使用期延長到2020年左右。聽到這個消息，王永志內(nèi)心感到一陣寬慰。事實證明，中國的科學家獨立思考、不跟著別人亦步亦趨的想法是完全正確而且富有前瞻性的。

蘇聯(lián)的“禮炮號”計劃歷時15年，共發(fā)射了7個18噸級的空間站。按照王永志的規(guī)劃，我國先發(fā)射兩個8噸級的空間實驗室，并以此為基礎研制13噸級的貨運飛船，貨運能力為5.5噸，是蘇聯(lián)“進步號”的兩倍多。從2018年開始，再用3年左右的時間建成空間站?？臻g站本體由3個20噸級的艙段構(gòu)成，僅相當于用正在研制的長征五號火箭發(fā)射3顆大噸位的衛(wèi)星，總重量是“和平號”的一半，是國際空間站的七分之一，而基本實驗能力卻可以達到17噸級。

王永志的這個想法是經(jīng)過深思熟慮的。首先，在縱向上，他注重技術的延續(xù)問題。8噸級的空間實驗室是在8噸級的飛船基礎上研制，主要技術也將應用于空間站艙段和貨運飛船。長征七號在新一代運載火箭和長征二號F火箭技術基礎上進行研制，達到載人要求時，則替代長征二號F火箭。其次，在橫向上，方案做到了統(tǒng)籌兼顧，考慮到新一代運載火箭和海南文昌發(fā)射場已經(jīng)立項的情況，決定充分利用文昌發(fā)射場。長征七號按載人火箭要求設計，初期用于發(fā)射貨運飛船，將來可廣泛應用于衛(wèi)星發(fā)射，做到資源共享。再次，王永志的這份方案還注重繼承性。從飛行產(chǎn)品看，將繼續(xù)使用神舟飛船、長征二號F火箭作為運載和載人天地往返的運輸工具；從地面任務支持系統(tǒng)看，繼續(xù)使用現(xiàn)有的載人航天發(fā)射場，當長征七號可用于發(fā)射載人飛船時，再進行更新發(fā)射塔架和適應性改造；測控通信系統(tǒng)在現(xiàn)有基礎上提升測控能力；著陸場系統(tǒng)的主要任務是對現(xiàn)有設備進行改造；航天員系統(tǒng)將適時補充選訓一批航天員，以滿足空間站工程實施階段的任務需要。

盡管這個方案是優(yōu)化的，但王永志深知，空間站的建設是一項前無古人的開創(chuàng)性工作。方案只規(guī)定了大的框架和技術路線，后續(xù)的技術攻關將面臨艱辛的歷程。按照新的計劃，工程將使用長征二號F、長征七號和長征五號三種運載火箭分別發(fā)射載人飛船、空間實驗室、貨運飛船和空間站。而長征五號和長征七號火箭都是第一次使用，需要經(jīng)受嚴峻的考驗。空間站和貨運飛船面臨的難度更大，空間站核心艙、長壽命設計、組合體控制等技術都代表著世界航天的最高科技水平，需要逐一突破。

2010年9月25日，中央正式批準實施載人空間站工程，我國的載人航天事業(yè)掀開了新的一頁。

從這一天開始，載人航天工程進入了一個新的階段。從方案的論證到任務的實施，每一個環(huán)節(jié)都牽動著總設計師周建平的心。周建平常說，工程的設計方案需要充分論證，既要體現(xiàn)當代科技發(fā)展水平，也要系統(tǒng)優(yōu)化；既要完成任務目標，又要推動航天技術的發(fā)展；既要保證系統(tǒng)各個方面有機組合、協(xié)調(diào)運轉(zhuǎn)，又要發(fā)揮各系統(tǒng)的作用，使得整個大系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)目標，從而確保飛行任務圓滿完成。

11月15日，載人航天空間站暨交會對接任務部署動員大會在北京召開。周建平充滿信心地說：作為國家級的重點工程，載人航天二期工程的研制和實施，將集中全國優(yōu)勢技術力量，全面提升和充分體現(xiàn)國家對大型工程項目的管理能力，將進一步完善我國載人航天器研制和配套工程，而且會帶動相關科學技術領域的發(fā)展。

這次會議明確了交會對接任務的規(guī)劃安排和計劃節(jié)點：2011年進行首次交會對接試驗，2012年全面完成交會對接任務。具體地說，在2011年發(fā)射天宮一號目標飛行器和神舟八號飛船，實施首次空間飛行器無人交會對接飛行試驗；2012年和2013年分別發(fā)射神舟九號和神舟十號飛船，與目標飛行器進行無人和載人交會對接。

在太空中，兩個航天器在同一時刻以同樣的速度到達同一個地點的軌道控制過程被稱作“軌道交會”；將兩個航天器對接起來形成一個組合航天器的事件稱作“空間對接”。“軌道交會”和“空間對接”合起來就是“空間交會對接”。

空間交會對接是一項國際公認的高難度航天前沿技術，需要兩個航天器，一個作為被動對接目標，稱為“目標飛行器”，另一個作為主動追蹤者，稱為“追蹤飛行器”。我國的首個目標飛行器就是前面提到的天宮一號。

在我國之前，世界上掌握這項技術的只有美國和俄羅斯。1966年，美國航天員阿姆斯特朗和斯科特乘坐“雙子星座8號”飛船，通過手動操作與“阿金納”目標飛行器對接，實現(xiàn)了世界上的第一次交會對接。一年后，蘇聯(lián)的“宇宙188號”與“宇宙186號”飛船在太空中實現(xiàn)了自動對接。美俄兩國在交會對接中曾出現(xiàn)過嚴重事故。據(jù)統(tǒng)計，1960～1998年，俄羅斯載人航天飛行的33次重大故障中，交會對接故障就占到了24.3%。這樣的高風險率給從未涉足這一領域的中國研制者們提出了三大挑戰(zhàn)。

第一個挑戰(zhàn)是測量。雖然由天鏈一號衛(wèi)星、國內(nèi)外16個陸基測控站以及3艘遠望號測量船組成的測控通信網(wǎng)，具備了對飛船和天宮一號的準確測定和軌道預報能力，但當兩個航天器相距只有幾十公里時，測控網(wǎng)就無法對它們的相對位置提供更精確支持，這就需要航天器之間相互配合、逐步接近。盡管我們在航天器上采用了世界上最先進的微波雷達、激光雷達、圖像測量等技術，但能否有效成功還要通過試驗來驗證。

第二個挑戰(zhàn)是控制。首先是精度控制，飛船必須在與目標飛行器接觸前，將它們的橫向偏差控制在幾厘米的范圍之內(nèi)。其次，送入太空的每一公斤甚至每一克重量都要精打細算。如何消耗最少的推進劑完成交會對接，是對控制策略和方法的重大考驗。如果消耗過多推進劑，就會影響航天器的壽命，甚至導致失敗。

第三個挑戰(zhàn)是對接。經(jīng)過復雜的測量和控制過程后，兩個航天器越離越近，捕獲機構(gòu)像鉤子一樣，實現(xiàn)兩個飛行器的捕獲。此后，緩沖、拉緊、鎖緊，這一系列動作必須一氣呵成。稍有閃失，高速飛行的航天器就可能釀成重大事故。

為了驗證交會對接技術，美俄兩國的飛船與空間站都進行了多次試驗，兩國還有過多次聯(lián)合飛行。中國沒有走美俄的老路，而是采用了一種更為經(jīng)濟、高效的技術方案：發(fā)射一個目標飛行器，分別與3艘飛船進行對接。也就是說，在2011年發(fā)射天宮一號目標飛行器，以它為對接目標，在設計壽命兩年的時間里，通過發(fā)射神舟八號、神舟九號、神舟十號飛船，完成三次交會對接任務，逐步突破空間交會、對接、組合體控制及人員轉(zhuǎn)移4項關鍵技術。這個方案比美俄等國早期的試驗方法向前跨越了一大步，并且技術風險較小，適合國情也比較穩(wěn)妥。

作為全新的載人航天器和小型空間站的雛形，天宮一號的研制任務責無旁貸地落在了中國空間技術研究院身上，“神舟”飛船的研制團隊再次被委以重任。曾經(jīng)是載人飛船副總設計師的青年專家楊宏被任命為空間實驗室系統(tǒng)的總設計師。

1963年出生的楊宏當年才40多歲，他畢業(yè)于西安電子科技大學通信工程學院信息論專業(yè)，1991年在中國空間技術研究院獲碩士學位，并開始新型返回式衛(wèi)星的研制工作，工程立項后，進入載人飛船總體室從事飛船總體設計工作。

控制系統(tǒng)、能源系統(tǒng)、動力系統(tǒng)，從里到外，使用了超過80%的新設備和新技術，遠遠高于新研航天器采用量不超過30%的慣例。面對這樣一個從未探索過的領域，楊宏身上任務之艱巨、責任之重大可想而知。沒有成熟的經(jīng)驗可借鑒，沒有充分的數(shù)據(jù)可參考，無法驗證宇宙中的現(xiàn)實環(huán)境，要實現(xiàn)兩年壽命、完成多次交會對接試驗，從設計、研制到生產(chǎn)、試驗，從初樣測試到正樣投產(chǎn)，從技術驗證到出廠發(fā)射，都需要他們白手起家。

空間交會是我國航天史上的第一次，研制交會對接測量設備是第一階段技術攻關的重中之重，而兩個航天器能否成功準確交會，又是實現(xiàn)它們對接的基礎，為了這個極具挑戰(zhàn)的“第一次”，楊宏把目光聚焦在任務的關鍵動作之一——空間交會對接設備在軌使用風險的深入剖析上。

雷達和相機是空間交會對接的主要測量設備，通過對它們在軌使用風險的分析，楊宏認為，安裝在神舟八號和天宮一號上的交會對接測量設備，雖然經(jīng)過了長時間的攻關和大量的地面試驗，但地面環(huán)境和太空環(huán)境畢竟存在極大差異，所以，在激光雷達、CCD相機、微波雷達、交會對接制導導航控制系統(tǒng)等關鍵設備上，仍然存在地面測試驗證不充分的風險。為了彌補這一缺陷，楊宏在天宮一號的系統(tǒng)配置上采用了多種手段互補、各測量設備全程備份、設置飛船停泊點作為狀態(tài)判斷點等方法，最大限度地降低了任務風險。

楊宏在天宮一號的總體設計上，提出了一個看似簡單實際上卻很復雜的目標：“1+1=1”和“1-1=2”?！?+1=1”和“1-1=2”在數(shù)學上來說，顯然是錯誤的，而這恰恰是突破組合體控制關鍵技術所要達到的目的。簡單地說，就是兩個航天器對接在一起，成為一個航天器的組合體，而分離后又成為兩個獨立的航天器。

在楊宏設計的圖紙上，天宮一號全長10.4米，最大直徑3.35米，太陽翼展寬18.4米，重8.6噸。它的主體是一個又短又粗的圓柱體，由實驗艙和資源艙兩艙組成。其中，資源艙的任務是提供能源保障，為軌道機動發(fā)動機提供動力并控制飛行姿態(tài)；實驗艙是飛行器運行的核心艙，分為前錐段、圓柱段和后錐段三部分，承擔著航天員工作和生活的任務。飛船與天宮一號對接完成后，航天員就會進入全密封的前錐段和圓柱段工作和生活。實驗艙的后錐段是非密封的，用來安裝再生生保設備，前端則安裝有對接機構(gòu)和測量通信設備，支持與飛船實現(xiàn)交會對接。

通常各類衛(wèi)星依靠自帶的控制系統(tǒng)來控制運行狀態(tài)，而天宮一號卻不同，在沒有與飛船對接前，就像在軌運行的衛(wèi)星一樣，自己控制運行姿態(tài)和軌道，而當它與飛船對接之后，兩個航天器就變成一個新的太空組合體，組合體往哪里飛、姿態(tài)怎樣調(diào)整，都將由天宮一號來控制。為此，楊宏為天宮一號配備了一個智能化的“大腦”——控制計算機系統(tǒng)和操作系統(tǒng)，通過這兩個系統(tǒng)，天宮一號可以自主對空間實驗室的飛行軌道、姿態(tài)調(diào)整、運行狀態(tài)進行智能化診斷。

返回式衛(wèi)星在軌道上工作時間最長不超過27天，神舟飛船載人飛行的時間是5天多，最大余量是7天，飛船軌道艙留軌試驗飛行只有半年多時間。而天宮一號的要求是在軌運行兩年，楊宏他們首次遭遇低軌道、長壽命的設計挑戰(zhàn)。由于要控制17～18噸重的大型飛行器，以前用于神舟飛船和應用衛(wèi)星姿態(tài)控制的發(fā)動機和動量輪，在天宮一號上就不能使用了。所以，他們改用了一種輸出力矩比較大的新型陀螺，但為了實現(xiàn)它的性能指標，陀螺每小時要高速運轉(zhuǎn)8000～10000轉(zhuǎn)，還得晝夜不停地工作兩年之久，這對軸承的精度指標提出了特殊的要求。

為了實現(xiàn)這些目標，楊宏在天宮一號上采用了很多新技術。比方說，為了驗證空間站電源體系，采用了新型電源技術；使用了折疊式的5片太陽能電池板，也是中低軌道航天器中最新、最復雜的太陽翼設計。通過一體化設計，實現(xiàn)了先進的熱管理技術，把傳統(tǒng)意義上的環(huán)境控制、儀器設備的熱控制進行統(tǒng)一管理，還可對?？科陂g的飛船提供熱量支持。

設計初期，研制人員在楊宏的帶領下，以神舟飛船技術狀態(tài)為基線，根據(jù)天宮一號任務的特點與要求，不斷改進設計，關注細節(jié)，通過創(chuàng)新優(yōu)化、完善了系統(tǒng)功能，攻克了空空通信、高壓供電、多回路通風換熱等一系列技術難題，拿下了一大批具有自主知識產(chǎn)權的核心技術。

為保證儀器設備和結(jié)構(gòu)的溫度，給航天員提供舒適的溫濕度環(huán)境，天宮一號設計安裝了一套“空調(diào)系統(tǒng)”。這套空調(diào)系統(tǒng)無須使用壓縮機，而是利用外太空的冷背景和單相流體回路的熱量收集與傳遞功能，將密封艙內(nèi)的儀器設備產(chǎn)熱、化學產(chǎn)熱和航天員產(chǎn)熱共計幾千瓦時的熱量，通過輻射器排散到外太空，再通過“基于單相流體回路的熱總線技術”，將整器需要降溫的設備熱量收集起來，傳遞到需要補熱的低溫結(jié)構(gòu)上，省去了電加熱功耗，做到了熱量的綜合管理和高效利用。這套“空調(diào)系統(tǒng)”的功率只有220瓦，實現(xiàn)了高效節(jié)能的設計目標。此外，針對空間實驗室階段目標的諸多變化，設計師們還為熱控系統(tǒng)增強了適應能力，實現(xiàn)了壓氣機溫度接口的精確控溫和密封艙溫度的精確調(diào)節(jié)，利用智能化的熱控核心控制設備進行熱控設備在軌故障的自主診斷、隔離和處置，保證了“空調(diào)系統(tǒng)”的高可靠性。

天宮一號的艙體外部使用了很多新材料，長期在太空環(huán)境下暴露對它們會有什么影響？在天宮一號運行的軌道上，有很多航天器和太空垃圾，如何避免與之相撞？這些都是全新的課題。由此，天宮一號也成為我國第一個對衛(wèi)星防護開展預先研究的飛行器。

……

作為總設計師，楊宏總是認為，自己的重要職責之一就是找出工作中的短板，盡可能地采取措施把風險降到最低，這樣的話，成功才有把握。在天宮一號研制的初樣階段，楊宏帶領研制人員從3個方面進行了13項驗證試驗。首先是以飛行方案為主線，通過仿真或半物理仿真試驗對軌道設計、控制方案及誤差分析進行驗證；其次，通過交會測量敏感器單機試驗和系統(tǒng)級試驗，對敏感器的功能、性能及精度指標進行驗證；再次，針對交會對接設備對光照條件及目標表面特性敏感，艙體多種因素作用對有關天線易產(chǎn)生干擾，不同敏感器之間存在光譜需錯開等特點，對敏感器的環(huán)境適應進行驗證試驗。

在楊宏帶領的天宮一號研制團隊里，經(jīng)常會提到一個術語“拉偏試驗”。意思是說，設置最極限的條件，進行單機和元器件試驗，看看它們到底能承受怎樣苛刻的環(huán)境？在進行降落傘空投試驗中，在主傘增加數(shù)倍強度仍然弄不壞的情況下，其他的小傘以及部件都做到壞了為止，以此來考核達到這種極限情況下，載荷到底有多少，設計的余量有多大。在環(huán)境鑒定試驗中，在正常要求的基礎上，進行極限試驗，看看設備到底在什么樣的環(huán)境里還能工作，在什么的環(huán)境里不能工作，以此來獲得最直接的試驗數(shù)據(jù)。在驗證交會對接設備的試驗中，在建立數(shù)學模型和多次進行實驗室仿真試驗的同時，還把交會對接敏感器搬到飛機上，進行了兩輪模擬校飛。在天宮一號上天前，在對單機特性進行分析的基礎上，根據(jù)單機特點選擇相應的拉偏條件，共進行了123臺單機的拉偏試驗。

在正樣研制階段，天宮一號共進行了56項專項試驗和230項其他試驗。特別是在根據(jù)天宮一號不同的特點，在航天員、神舟飛船、目標飛行器、地面測控參與交會對接任務等系統(tǒng)的共同參與下，進行四方聯(lián)合模擬飛行，全面考核了交會對接的程序，以及航天員的配合和地面測控網(wǎng)之間的關系，實現(xiàn)了由孤立測試升級到多點測試。

“我們的工作，就是把地面的家搬到太空?！边@是楊宏在天宮一號進入生產(chǎn)過程后，常常對技術人員說的一句話。天宮一號完成生產(chǎn)后，如果用生活中的住宅來打比方的話，真的就像是一個給航天員工作、睡覺、做實驗的“大套間”，有工作間、生活間和衛(wèi)生間。6米多長的艙體，從艙頭走到艙尾，兩邊是航天員要操作的設備以及各種生命保障系統(tǒng)和科學實驗儀器，還有為航天員準備的“臥鋪”，比神舟飛船住得更舒服。此外，天宮一號中還設有小型的空調(diào)系統(tǒng)，保證里面適宜的溫度。天宮一號交付使用前，為保險起見，楊宏特意安排了兩名試驗員進入艙體，在人工營造的大氣環(huán)境里，整整生活了45天。一個半月過去了，當這兩名試驗員從艙內(nèi)出來時，焦急萬分的楊宏看到他們舒坦的笑容和豎起的大拇指時，這才放下心來。

萬事俱備之后，首先與天宮一號對接的是神舟八號飛船。神舟八號是專門為交會對接任務和載人航天后續(xù)任務量身打造的飛船。與神舟七號相比，神舟八號最重要的改變是增加了交會對接功能，配置了對接機構(gòu)和各種交會對接測量設備，取消了氣閘艙功能。

為適應交會對接任務的需要，神舟八號飛船增加了一個對接機構(gòu)分系統(tǒng)。它的任務是，在完成制導導航與控制創(chuàng)造的初始條件下，實現(xiàn)飛船與目標飛行器的對接、?？颗c分離。具體功能是：在規(guī)定的初始條件范圍內(nèi)，實現(xiàn)兩個航天器的捕獲、緩沖、鎖定和剛性連接，形成對接通道，形成兩個航天器的電氣連接；在組合體飛行期間，保持航天器的機構(gòu)和電氣安全連接狀態(tài)，保證連接的剛度、強度及氣密性；在聯(lián)合飛行任務結(jié)束后，或在組合體出現(xiàn)故障的緊急狀態(tài)下，迅速實現(xiàn)兩個航天器的分離。

從早期的“環(huán)—錐”式到后來的“桿—錐”式、“抓手—碰撞鎖”式，再到如今最先進的“異體同構(gòu)周邊”式，空間交會對接機構(gòu)作為世界公認的高難度前沿航天技術，俄羅斯、美國和日本等已掌握這一技術的國家一直對中國實施封鎖。我國的方案論證是從一張白紙開始的。

承擔這一重任的是上海航天技術研究院的青年專家、空間實驗室系統(tǒng)副總設計師張崇峰。張崇峰和研制團隊一開始就提出了跨越式發(fā)展思路——研制能與國際空間站相匹配的異體同構(gòu)周邊式對接機構(gòu)。這種對接機構(gòu)便于航天員在不同飛行器之間自如進出，但技術構(gòu)造更復雜。異體同構(gòu)周邊式對接機構(gòu)，最初是由美國和蘇聯(lián)專家共同研制成功的。它的主要優(yōu)點是：追蹤飛行器和目標飛行器采用構(gòu)型完全一樣的對接機構(gòu)，因此，無主動和被動之分，另外對接機構(gòu)的所有部件均放置在周邊而將航天器的中心位置留出來作為過渡通道。這種機構(gòu)帶有3個導向片的對接環(huán)，和并聯(lián)式的差動緩沖機構(gòu)，通過裝在導向片上的三個捕獲鎖實現(xiàn)捕獲，密封連接用對接框和對接鎖完成，對接處的密封由兩個彼此接觸的橡膠密封圈來保證。

為此，張崇峰曾到俄羅斯“能源”火箭公司對接機構(gòu)研制車間進行考察。接待他的俄方專家對張崇峰說：“世界上所有的空間對接機構(gòu)都是我們生產(chǎn)的，你們未必能生產(chǎn)出來，還是購買我們的產(chǎn)品吧。”張崇峰一詢價，對方開出的價格是一個遠遠出乎他意料的天文數(shù)字，僅設計專利費就高達一億美金?？紤]到成本和后續(xù)空間站發(fā)展的現(xiàn)實需求，出訪回來，張崇峰心里埋下了一顆種子，那就是“一定要研制屬于中國人自己的對接機構(gòu)”。

然而，這個異體同構(gòu)周邊式對接機構(gòu)的設想并沒有得到大家的共識。雖說這種對接機構(gòu)適應性強、承載能力大，便于航天員在不同飛行器之間自如進出，但與此同時帶來的是重量大、對接初始條件要求嚴格、構(gòu)造復雜等技術難題。

為了把這個方案論證清楚，得到專家的共識，張崇峰帶領研制團隊搜集和查閱了所有能找到的資料，在字里行間尋找點點滴滴可用的信息，光是積攢起來的資料就裝滿了十幾個大箱子。功夫不負有心人，他們的努力得到了回報，通過一輪又一輪的評審和質(zhì)詢，工程總體最終采納了他們的方案，邁出了對接機構(gòu)研制決定性的一步。

這種對接機構(gòu)是機電一體化的設備，有幾萬個零部件、上千個齒輪、數(shù)百個傳感器和軸承，對精度要求很高，要通過電機、控制器來驅(qū)動和控制，其中有許多問題是以前從未碰到過的。而且，這種對接機構(gòu)的功能和性能要求也特別高?？上攵?，兩個重達數(shù)噸的飛行器在空間軌道上，即便是以很小的相對速度來接觸，碰撞產(chǎn)生的能量也非常大。比如兩個彈簧相碰撞，如果彈簧太硬，一碰就被彈開了；如果太軟，彈簧能量沒有被吸收掉就沖到底了。所以，對接機構(gòu)既要保證相互之間牢固地抓住，還要能夠吸收掉碰撞的能量；既要保證有足夠的柔軟度，又要有一定的吸收能量的能力。

1996年開始，張崇峰帶領神舟八號研制隊伍，從零開始，攻關對接機構(gòu)的關鍵技術，進行了長達16年的攻關。

作為型號技術負責人，張崇峰提出了系統(tǒng)參數(shù)設計優(yōu)化模型，解決了系統(tǒng)方案、動力學建模等關鍵問題，在沒有借鑒參考資料的情況下，完成了對接機構(gòu)關鍵技術攻關，研制出了空間對接機構(gòu)正樣產(chǎn)品，擁有發(fā)明專利30余項，器件國產(chǎn)化率達到了99%。

在完成產(chǎn)品研制、試驗和正樣生產(chǎn)的同時，張崇峰還參與研制了國際首創(chuàng)的十自由度氣浮式對接緩沖試驗臺、六自由度對接綜合試驗臺、熱真空對接試驗臺和對接機構(gòu)整機特性測試臺等一批國際一流的大型地面試驗設備，盡量模擬對接機構(gòu)在太空的失重、高低溫、真空環(huán)境。通過這些設備，對接機構(gòu)上的118個傳感器、5個控制器、上千個齒輪軸承、18個電機和電磁拖動機構(gòu)、數(shù)以萬計的零件和緊固件，上天之前，已在地面進行了1101次對接試驗和647次分離試驗。與此同時，張崇峰還通過仿真計算設計了一臺虛擬樣機，利用數(shù)字對接機構(gòu)進行仿真計算，在參數(shù)的選取上發(fā)揮了重要的作用。

為了對接機構(gòu)的順利研制，飛船系統(tǒng)開發(fā)了一套在交會對接過程中使用的高精度測量系統(tǒng)，由交會對接雷達、CCD光學成像敏感器、電視攝像機等構(gòu)成，各個距離段上的測量都由測量設備來進行支持，可以測量與目標飛行器的相對位置和相對姿態(tài)。當二者在地面的操控下接近到幾公里以內(nèi)時，對接機構(gòu)上的測量系統(tǒng)能讓二者進行精確測控，誤差不超過2厘米。

天宮一號的研制工作完成時，距離1993年開始研制神舟飛船已經(jīng)過去了十幾年。這十幾年間，運載火箭上的電子產(chǎn)品發(fā)生了突飛猛進的變化。因此，對火箭的改進迫在眉睫。

天宮一號無論是體積還是重量，都比神舟飛船大?；鸺到y(tǒng)總設計師荊木春在長征二號F火箭的基礎上，經(jīng)過170多項改進，研制出了新的系列火箭——“長征二號F/T”，天宮一號和天宮二號均由這個系列的火箭發(fā)射。其中，用于發(fā)射天宮一號的是長征二號F/T1火箭。

從外形上看，長征二號F火箭和長征二號F/T1火箭最大的區(qū)別在“頭部”。為了讓火箭穿越大氣層時減少空氣阻力，頂部采用了特殊的流線型設計。整流罩長度增加了2米，直徑增加了1米。因為天宮一號不載人，所以，火箭取消了逃逸塔、柵格翼和逃逸發(fā)動機。

為了提高運載能力，荊木春在保持長征二號F火箭芯級和助推器形狀不變的前提下，通過改變助推器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，使得T1火箭比長征二號F多裝載20多噸推進劑，滿足了發(fā)射需求。除此之外，T1火箭還有許多新技術都是首次使用，其中，控制系統(tǒng)放棄了笨重的慣性平臺，采用迭代制導的技術，改用雙捷聯(lián)慣組，使入軌精度達到了國內(nèi)最高水平。

隨著載人航天工程的發(fā)展特別是交會對接任務的來臨，對測控通信覆蓋率提出了更高要求，原有的4船9站3中心的測控布局已不能滿足任務需求，布局調(diào)整勢在必行。于是，測控通信系統(tǒng)的總設計師錢衛(wèi)平對已經(jīng)使用了十幾年的S波段統(tǒng)一測控通信系統(tǒng)進行了更新?lián)Q代，通過對各中心的升級改造，架構(gòu)了基于IP網(wǎng)絡的一體化試驗信息系統(tǒng)。十幾年間，遠望四號、遠望一號和遠望二號測量船相繼退役，新入列的遠望五號和遠望六號雖已形成遠洋測控能力，但加上遠望三號，也僅有三艘船能夠參加任務。所以，錢衛(wèi)平?jīng)Q定將這三艘船布設在關鍵的海域。為了確保任務安全可靠，他建議將交會對接進行的時間，安排在國內(nèi)各測控站相對可測控時間比較長的測控弧段進行。隨著澳大利亞的當加拉，法國的奧賽蓋爾、凱爾蓋朗，巴西的阿爾坎特拉的測控站相繼建成，到交會對接任務來臨時，由北京航天飛行控制中心、酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心指揮控制中心、西安衛(wèi)星測控中心3個任務中心，納米比亞、圣地亞哥等16個國外測控站，遠望三號、遠望五號、遠望六號三艘遠洋測量船組成的陸、海、天基測控網(wǎng)，為精確測控交會對接任務做好了準備。再加上2008年和2011年，天鏈一號01星和02星的相繼發(fā)射組網(wǎng)運行，測控通信覆蓋率已超過了70%。

2011年7月21日，“亞特蘭蒂斯號”航天飛機完成了最后一次飛行，標志著美國航天飛機時代的結(jié)束。與此同時，中國空間站建設的大幕正在緩緩拉開。

“亞特蘭蒂斯號”完成絕唱之旅的第三天，從北京開往酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心的火箭專列抵達發(fā)射場。為了天宮一號的順利發(fā)射，發(fā)射場新蓋了加注扣罩廠房，擴建了測發(fā)控制樓，升級改造了測發(fā)指揮系統(tǒng)，共進行了117項的更新?lián)Q代。

天宮一號預定的發(fā)射時間是8月30日?？删驮诰喟l(fā)射只剩12天時，任務總指揮部突然下達了“暫停發(fā)射”的命令。

8月18日，此前一直保持著100%成功率的長征二號丙火箭在發(fā)射實踐十一號04星時發(fā)生了故障，衛(wèi)星未能進入預定軌道，在印度洋海域結(jié)束了短暫的太空旅程。

30多年了，酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心一直都沒有發(fā)生過這樣的事情。中心領導連夜召開會議查找問題。發(fā)射測試站查完了全部任務記錄，證明這是一個與發(fā)射操作沒有關系的事故。既然操作沒有問題，那么就意味著是火箭發(fā)動機出了故障。

這是長征二號丙運載火箭自投入發(fā)射以來，首度出現(xiàn)發(fā)射故障。這次發(fā)射失利震驚了航天界，也給正在緊張進行的天宮一號發(fā)射任務帶來了前所未有的壓力。

長二丙火箭與即將發(fā)射天宮一號的長二F＼T1火箭同屬“長征”系列，發(fā)動機也由西安航天四院的同一廠家生產(chǎn)。人們不禁要猜測，導致長二丙失利的原因會不會也隱藏在長二F＼T1上呢？工程總指揮部決定，在長二丙發(fā)射失利原因徹底查清之前，暫停天宮一號的發(fā)射任務。

此時，天宮一號已經(jīng)完成了推進劑加注和氣瓶充氣工作，進入推進劑檢漏階段。按照正常的發(fā)射程序，監(jiān)測7天之后，天宮一號將扣上整流罩轉(zhuǎn)往垂直總裝測試廠房，與火箭進行對接。而現(xiàn)在，帶著燃料的天宮一號必須停放在加注扣罩廠房內(nèi)，等待發(fā)射失利原因的最終結(jié)果。

接下來的幾天，整個發(fā)射場都彌漫在緊張的氣氛之中。航天科技集團公司迅速成立了火箭故障調(diào)查委員會和故障審查委員會，同研制單位的工程技術人員一起夜以繼日地進行數(shù)據(jù)分析、仿真和試驗，查明故障是由于火箭二級游機三分機與伺服機構(gòu)之間的支架斷裂所致。西安航天四院在最短的時間內(nèi)，拿出了對長征二號F＼T1火箭發(fā)動機和伺服機構(gòu)的加固方案。

9月10日，暫停了一個多月的天宮一號發(fā)射任務再次開始，發(fā)射場區(qū)測試工作重新啟動。新增撓性慣性測量組合、使用迭代式制導技術、采用馮·卡門曲線整流罩……7000多名技術人員夜以繼日地重新開始了工作。專程從西安趕來的工作人員開始對火箭伺服機構(gòu)進行加固。8項火箭總檢查，234種故障預案處置演練，不到20天，全部一次順利通過。

9月29日21時16分，隨著長征火箭的又一次壯美騰飛，經(jīng)過漫長等待的天宮一號終于踏上征程。21時36分，天宮一號準確入軌。聽到這個消息，發(fā)射場系統(tǒng)的總指揮崔吉俊、總設計師陸晉榮和火箭系統(tǒng)的總指揮劉宇、總設計師荊木春不約而同地站起身來，含著熱淚緊緊擁抱。

天宮一號的實驗艙里有一個特殊的包裹，里面裝著的是300面國際宇航聯(lián)合會會旗。這些會旗是不久前由航天員翟志剛從法國帶回來的。這些會旗曾搭乘俄羅斯“聯(lián)盟號”飛船送抵國際空間站，再由美國“奮進號”航天飛機帶回地球。2011年6月，中國載人航天工程代表團應邀出席巴黎航展。翟志剛作為中方代表和國際宇航聯(lián)合會約定，將由天宮一號搭載這些會旗進入太空，并在一年后由執(zhí)行交會對接任務的航天員帶回地面，這次飛行完成后，它們就實現(xiàn)了在全球所有現(xiàn)役載人航天器上的搭載。

如果說，搭載會旗是深化國際航天合作一種象征性的表態(tài)的話，那么，走進中國航天的歷史就會發(fā)現(xiàn)，隨著載人航天工程的深入，中國與世界的交流合作已取得諸多實質(zhì)性的進展。神舟八號搭載的空間科學實驗項目中，就包括利用德國生物培養(yǎng)箱開展空間生命科學實驗的研究。根據(jù)中德簽訂的《關于在載人航天領域發(fā)展合作的框架協(xié)議》，這只是雙方合作的開始，兩國將在空間科學實驗方面有更加廣闊的合作前景。

同樣值得欣慰的還有一項名為“火星500”的國際合作試驗，這項有人參與的模擬火星飛行，由歐洲航天局與俄羅斯生物醫(yī)學研究所合作開展。2011年11月5日，俄羅斯科學院莫斯科生物醫(yī)學問題研究所的封閉艙打開艙門，來自中國航天員中心的青年志愿者王躍和俄羅斯、法國、意大利的6位志愿者結(jié)束了520天的“飛行”，從火星“返回”地球。國際科學界稱贊這次由多個國家合作完成的試驗“把人類對于火星乃至對于人類自身的探索大大向前推進了一步”。

就在天宮一號奔赴太空的時候，神舟八號飛船開始進場測試。神舟八號屬于改進型飛船，全船600多臺套設備一半以上的技術狀態(tài)發(fā)生了變化。

2011年10月23日，飛船、火箭在發(fā)射場垂直測試廠房完成對接，轉(zhuǎn)往發(fā)射區(qū)。

就在這時，中國空間技術研究院的真空罐實驗室內(nèi)，剛剛完成生產(chǎn)的神舟九號飛船在做一項特殊的檢查時，一個始料未及的問題暴露了。當真空罐里的溫度降到0℃時，一臺重要設備出現(xiàn)了故障。專家們又對正在生產(chǎn)中的神舟十號飛船的相同設備進行“歸零”，發(fā)現(xiàn)也存在同樣的問題。故障產(chǎn)品被送往西安的生產(chǎn)廠家開蓋檢查。這樣一來，在發(fā)射場已經(jīng)與火箭對接完畢的神舟八號飛船，即便是沒有出現(xiàn)故障，也不得不同樣進行“歸零”。

10月25日深夜，任務總指揮部召開緊急會議，議題是神舟八號的任務時間要不要推遲。

神舟八號的發(fā)射時間是根據(jù)天宮一號的運行軌跡來確定的。就像是在太空中打靶一樣，神舟八號瞄準天宮一號，在天宮一號運行到與飛船射向共面時發(fā)射，保證在最短時間內(nèi)、最節(jié)省燃料的情況下，到達和天宮一號飛行的同一個角度和軌道面上，打到“靶心”中央點，才能實現(xiàn)對接。所以，神舟八號的發(fā)射時間是“零窗口”。專家們計算出的神舟八號發(fā)射最有利的窗口時間是11月1日的凌晨6時左右。綜合了各方意見后，指揮部成員們形成了統(tǒng)一的結(jié)論：只要神舟八號的設備沒有問題，就應當保證交會對接的最佳時間。于是，任務總指揮部決定，神舟八號按照原計劃時間發(fā)射。

10月30日，天宮一號準時進入了高度為343公里的交會對接軌道，面向神舟八號到來的方向翹首眺望。11月1日5時58分07秒，隨著0號指揮員下達“點火”口令，長征二號F火箭騰空而起，神舟八號如期踏上了與天宮一號的赴約之路。“跟蹤正?！薄斑b測信號正常”，此起彼伏的報告聲讓北京和酒泉的兩個指揮大廳里充滿了緊張的氣氛。10分鐘后，喜訊傳來，神舟八號按照預先設置的傾角進入了預定軌道。

在幾百公里外的太空，在完全依靠飛船上的設備和地面指揮控制的情況下，實現(xiàn)兩個航天器的交會對接，就好像是遠距離的瞄準和射擊，飛行控制和軌道控制的精度將決定是否能夠成功。特別是讓兩個逐步靠近的飛行器完成無縫對接，難度如同百米之外的“穿針引線”。

11月3日凌晨，經(jīng)過兩天追逐和5次變軌，神舟八號到達了天宮一號的運行軌道。此前，天宮一號已從350公里的近圓軌道降低到343公里的軌道面上，并偏航180度，將安裝著對接機構(gòu)的一頭朝著飛船的方向，迎接神舟八號的到來。隨后，測控系統(tǒng)把神舟八號和天宮一號精確測控到相對距離100公里時，兩個飛行器以7.8公里/秒的相同速度繞地球飛行，神舟八號在發(fā)動機的助推下開始抬升、平移，當飛行到距離天宮一號后下方52公里處時，地面導引段結(jié)束，飛船到達智利圣地亞哥測控站的控制范圍內(nèi)，進入自主導引階段。

太空中的52公里微乎其微，在這短短的路途中，飛船系統(tǒng)安排了4次觀察和試探，設計了5000米、400米、140米和30米4個停泊點。這樣短暫的歇息，既有助于將軌道調(diào)整至理想的位置，也是控制上的備份措施，一旦在某一個階段出現(xiàn)問題，飛船就可以通過地面控制撤離到上一個停泊點，等待故障處置。

“5000米停泊”“400米停泊”“30米停泊”……北京航天飛行控制中心指揮大廳內(nèi)彌漫著忙碌緊張的情緒，伴隨著一聲聲沉穩(wěn)而又清晰的指令發(fā)出，兩個8噸重的飛行器在340公里的高空逐漸接近。

此時此刻，坐在電腦前的張崇峰沒有一絲倦意，他目不轉(zhuǎn)睛地盯著眼前一組組不斷跳動的數(shù)據(jù)，雖然類似的場景已經(jīng)在地面演練了上千次，但面對我國首次空間交會對接即將上演，他那根緊繃了16年的神經(jīng)，此刻繃得更緊了。

5000米、400米、140米和30米，每一次停泊都沒有出現(xiàn)問題，神舟八號表現(xiàn)得非常完美。1時02分，神舟八號的對接機構(gòu)緩緩推出，天宮一號如同靶心一般，出現(xiàn)在飛船的攝像視野中心。

“對接機構(gòu)加電正常?！?0米、10米、5米、0.4米，1時28分，茫茫太空中開始上演這樣浪漫的一幕：神舟八號以0.2米/秒的相對速度“輕吻”天宮一號。“對接機構(gòu)捕獲”“對接環(huán)開始拉回”“對接環(huán)拉回到位，對接鎖鎖緊開始”“端面密封完成”“對接機構(gòu)鎖緊完成”……接近、捕獲、緩沖、校正、拉緊、密封、剛性連接、信息能源并網(wǎng)一氣呵成。1時35分，12把對接鎖準確啟動，上千個齒輪和軸承同步工作，天宮一號與神舟八號成功對接，兩個緊緊相連的航天器以優(yōu)美的姿態(tài)開始了為期12天的組合飛行。

潮水般的掌聲響徹大廳。楊宏、張柏楠情不自禁地從座位上站起身來，和全場的領導專家們一起握手、鼓掌、擁抱，現(xiàn)場一片歡騰。張崇峰長舒了一口氣，緊繃的神經(jīng)一下子得到了放松。對他來說，16年所有的付出都在這一刻得到了最好的回報，那一夜，他睡得特別香。

從交會到對接上，交會對接的使命只完成了一半；對得上，還要控得住、分得開。實現(xiàn)對接后，天宮一號與神舟八號組合體的控制、管理與分離同樣充滿風險。特別是分離能否成功，直接關系到航天員能否從空間實驗室或空間站撤離。

神舟八號運行至第216圈時，飛船位于地面連續(xù)測控弧段，11月14日19時24分，為考核光學測量設備在光照條件下的性能，驗證其對強光的抗干擾能力，北京航天飛行控制中心向組合體發(fā)送任務指令。北京飛控中心大屏幕上，中間位置顯示出神舟八號逐漸撤離天宮一號的三維動畫，兩側(cè)分別是從天宮一號的角度看神舟八號和從神舟八號的角度看天宮一號的圖像。4分鐘后，對接機構(gòu)順利解鎖，組合體成功分離，神舟八號緩緩撤離至140米停泊點。停留幾分鐘后，神舟八號開始向天宮一號緩緩靠近，30米，20米，10米，5米，1米……兩個航天器實現(xiàn)二次對接，再次形成剛性組合體。北京航天飛行控制中心宣布：天宮一號與神舟八號第二次交會對接試驗取得圓滿成功。

11月17日18時45分，地面測控站向神舟八號飛船發(fā)出“軌返分離”的指令，飛船建立返回制動姿態(tài)，發(fā)動機點火實施制動。隨后，飛船返回艙與推進艙分離，開始向地球返回。

為適應空間交會對接的軌道情況，著陸場系統(tǒng)將主著陸場區(qū)的范圍擴大了70%，運行段應急著陸區(qū)也增加了數(shù)目。著陸場新添了一架通信直升機，安裝了機載中繼衛(wèi)星通信終端。著陸場指揮所開通了與北京飛控中心的寬帶通信電路，保證返回艙搜索與救援全過程中，與北京中心之間的調(diào)度、電話和圖像等通信的不間斷。

19時19分，神舟八號返回艙的主降落傘打開。19時32分，返回艙在預定區(qū)域成功著陸。天宮一號則升高到370公里的運行軌道上，轉(zhuǎn)入長期在軌自主運行，等待與神舟九號和神舟十號飛船的太空約會。

11月21日，神舟八號返回艙在中國空間技術研究院開艙，一批農(nóng)作物及花卉種子等“乘客”逐一出艙亮相。其中，中德合作的這一大亮點取得了豐碩的成果。飛船所搭載的30多種17項生命科學實驗中，有6項為德國實驗，10項為中方實驗，1項為中德合作實驗。通過搭載水泡螺、纖細螺藻等耗氧生物和制氧生物，可以驗證它們作為氧氣的生產(chǎn)者和消耗者在微重力環(huán)境下的生存關系。痢疾桿菌、甲狀腺運動癌、活化酶等十多種蛋白質(zhì)的生產(chǎn)實驗和輻射生物學實驗，將對人類控制疾病、航天員空間病防治等方面產(chǎn)生積極的影響。這些實驗近乎微觀世界，其中的纖細螺旋藻只能在放大鏡下才能看見，而水泡螺也只有不到2毫米大小。所有的實驗裝置都被放置在一個體積不到0.8立方米的實驗箱內(nèi)，通過一臺微型離心機產(chǎn)生的相當于地球表面的重力，保證了實驗能夠在重力環(huán)境下形成與微重力環(huán)境下的對比。

開艙過程中，空間應用系統(tǒng)的專家們欣慰地發(fā)現(xiàn)，這次在太空進行的高等植物“番茄試管苗空間開花結(jié)實”試驗中，有8瓶番茄試管苗經(jīng)過17天的太空旅行，已經(jīng)結(jié)出了番茄果實。這些小小的果實不僅在國內(nèi)開了先河，也實現(xiàn)了世界零的突破。在此之前，國際上雖做過多次試驗但還沒有成功的先例。

駕駛神舟赴天宮

從神舟一號到神舟七號，中國人實現(xiàn)了把人送入太空的夢想，但當時的飛船還不能算作天地往返的運輸工具。神舟八號任務實現(xiàn)了與目標飛行器的交會對接，雖然飛船成了運輸工具，但并沒有完全掌握交會對接技術。接下來的神舟九號任務，將通過自動和手動兩種交會對接方式把航天員送入空間實驗室。只有實現(xiàn)了這一目標，神舟飛船才能真正算是天地往返的運輸工具?；蛘哒f，只有成功實現(xiàn)手控交會對接，才意味著完全掌握了交會對接技術。

2012年，天宮一號與神舟九號載人交會對接任務啟動。按照工程總體的要求，神舟九號將搭載3名航天員，在軌飛行13天，首要任務就是實施有人參與和自動相結(jié)合的交會對接。其間，還要向長期在軌的飛行器運輸人員和物資，為建立天地往返運輸系統(tǒng)奠定基礎。

由不載人到搭乘3名航天員的全乘員組飛行，是神舟八號和神舟九號任務最大的不同。神舟八號與天宮一號交會對接采用的是自動交會對接，而神舟九號與天宮一號將要進行手控交會對接，在開展制導導航與控制分系統(tǒng)測試試驗的基礎上，載人飛船系統(tǒng)的總指揮尚志和總設計師張柏楠專門安排了多次人工手控交會、撤離的模擬試驗，選拔了從未參與人控試驗的兩組人員。試驗結(jié)果表明，參試人員在控制精度、時間和推進劑消耗方面都完全滿足要求，人控系統(tǒng)設計合理、便捷靈活、飛行品質(zhì)良好，即使是從未觸摸過交會對接設備的人，在專業(yè)人員的指導下，也可以很快地學會操作設備，進行目標尋找、瞄準、修正，直到交會對接。

神舟八號與天宮一號的交會對接采用的是后向?qū)拥姆绞剑w船在追趕天宮一號的過程中從后方進行交會對接。神舟九號將實施的前向?qū)?、各段撤退?40米近距離長時間停泊等交會預案和備份措施的飛行驗證，都是全新的模式。研制團隊在神舟八號仿真試驗的基礎上，進行了新的一輪聯(lián)合仿真，結(jié)果表明，他們采用的控制策略和控制參數(shù)合理，控制精度滿足要求，控制結(jié)果與神舟八號結(jié)果基本一致。

針對組合體載人環(huán)境的風險，尚志和張柏楠對手控交會對接進行了專項復核，對復核中識別出的儀表顯示、激光雷達和軌道艙綜合線路等可能出現(xiàn)的故障模式，設計了備份切換或利用自控系統(tǒng)測量數(shù)據(jù)備份的預案，一旦發(fā)生類似的故障，仍可以保證任務繼續(xù)進行。還有，在人工手動控制過程中，如果飛船的姿態(tài)平移控制手柄、儀表手控面板等設備發(fā)生故障或者航天員在規(guī)定時間內(nèi)沒有成功對接，地面人員將及時指導航天員操作，或者指揮他們終止操作，撤離到安全距離。這樣一來，就為人工手動交會對接加上了雙保險。

神舟九號內(nèi)部的環(huán)境設計也比神舟八號更為舒適宜人。首先，軌道艙和返回艙為航天員留出了足夠的活動空間，內(nèi)部布局、裝飾、標識以及便于航天員使用的助力裝置更整齊、更規(guī)范。同時，對飛船上的儀表與照明設施進行了改進，將白熾燈改為了光照水平更好的LED照明燈，光源的布局更為均勻合理。改進后的返回艙儀表不僅能實時顯示圖像，還能實現(xiàn)圖像與計算機數(shù)據(jù)的疊加。

發(fā)射神舟九號的火箭依然是長征二號F火箭，這是它的第十次飛行，也是改進型的長征二號F火箭的第三次飛行。雖然這枚火箭與發(fā)射天宮一號和神舟八號的火箭屬于組批生產(chǎn)，但與前兩次任務相比，它的質(zhì)量控制重點不再是對新技術和較大技術更改項目進行風險分析與控制，而是集中在產(chǎn)品和工作質(zhì)量本身。劉宇和荊木春帶領團隊通過調(diào)整優(yōu)化測試項目與狀態(tài)，提高了試驗充分性和測試覆蓋性，特別是增加了可靠性驗證試驗。在出廠測試階段，劉宇和荊木春還在原有的質(zhì)量標準上提出了“80%加嚴控制”的要求，也就是說，產(chǎn)品數(shù)值要處于設計值區(qū)間兩頭各減10%之后的范圍里，這樣允許超差的范圍是有史以來最小的，意味著產(chǎn)品的精度和性能將會提高一個等級。原來80%的指標只是針對火箭關鍵單機的關鍵指標而言的，在這次任務中，已經(jīng)推廣到了整個火箭系統(tǒng)。

在交會對接任務中，對航天員系統(tǒng)最大的挑戰(zhàn)是，如何把太空的真實世界與地面的模擬世界的界限全部消除，實現(xiàn)天地間的無縫對接。為此，航天員系統(tǒng)一支30多人的團隊在2010年到來的時候，成功研制出了三臺模擬器和一臺便攜式訓練器。這些模擬設備突破了近地空間復雜光照條件下的交會對接電視圖像仿真技術，實現(xiàn)了與實飛下傳一致的電視圖像，保證了航天員手控對接視覺感知的準確性；首次建立了光照遮擋分析預報與仿真模型；突破了系統(tǒng)大頻度使用的可靠性設計技術；對手柄等關鍵件結(jié)構(gòu)進行了二次長壽命設計，解決了真實設備大頻度訓練的可靠性難題，提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性與健壯性；首次建立了開放式手控訓練仿真與工程驗證平臺；首次建立了手控訓練模擬器的自主便攜式訓練平臺……

訓練的設備有了，剩下的就是利用這些設備訓練和選拔出適合執(zhí)行任務的航天員了。同以往的選拔一樣，神舟九號乘組的訓練和選拔也是從思想政治素質(zhì)、身體素質(zhì)、心理素質(zhì)、訓練成績和綜合素養(yǎng)5個方面對航天員進行考察。但針對神舟九號任務的特點，在原有課程的基礎上增加了相關內(nèi)容。其中，交會對接技術是這次訓練的重點，要求航天員能夠準確地通過兩個手柄駕駛飛船同目標飛行器準確對接到一起。當時，手控交會對接系統(tǒng)的設計還處在雛形階段，在沒有現(xiàn)成經(jīng)驗和方法的情況下，黃偉芬和教練員們來到研制一線，向相關工程技術人員虛心請教學習，直到做了上千次的試驗后，才摸索出了一套確保成功的策略和方法。

執(zhí)行手控交會對接任務的過程中，航天員面臨的另一個重要考驗是心理壓力。在地面上失敗了，沒有生命危險。但在天上失敗了，面臨的就是生死威脅。即便對接成功了，航天器要是出現(xiàn)問題，遇到無法鎖緊又無法分離的問題，也是生死攸關的。特別是在萬眾矚目的一刻，無數(shù)雙眼睛通過電視屏幕注視著航天員的一舉一動，他們承受的心理壓力可想而知。

2012年3月，航天員系統(tǒng)選拔出了執(zhí)行神舟九號任務的飛行乘組和備份航天員，并確定了飛行乘組的崗位，航天員景海鵬擔任指令長，劉旺負責手控交會對接，劉洋負責航天醫(yī)學實驗和飛行乘組生活管理。

由于神舟九號和神舟十號兩次任務的時間相近，為了節(jié)約資源，航天員系統(tǒng)在對執(zhí)行神舟九號任務航天員進行選拔的同時，也為神舟十號任務選拔出了飛行乘組和備份航天員。

4月9日，距離神舟八號發(fā)射僅僅過去了5個月，神舟九號飛船運抵酒泉發(fā)射場。6月9日，飛船、火箭和逃逸塔完成了技術區(qū)的測試工作，轉(zhuǎn)運至發(fā)射區(qū)。劉竹生和黃春平早早來到火箭轉(zhuǎn)運現(xiàn)場。自神舟一號任務以來，各系統(tǒng)的總指揮、總設計師相繼都把接力棒交給了后來人，他們二位也不例外。雖然離開了研制一線，但每逢火箭轉(zhuǎn)運和發(fā)射，兩位老科學家都要親自來發(fā)射場為火箭“送行”。這天，他們是唯一到場的“老一輩”，和劉宇、荊木春以及火箭試驗隊員們一起打著“十全十美、神箭神奇”的橫幅，跟隨著火箭走一陣，停一停，不時發(fā)出激情的歡呼。

就在組合體轉(zhuǎn)運即將結(jié)束的時候，執(zhí)行神舟九號任務的6名航天員分乘兩輛專車駛進了圓夢園。6名航天員分為兩個乘組，主隊由景海鵬帶隊，備份梯隊由聶海勝帶隊，兩位女航天員劉洋和王亞平分別被編在兩個乘組中。

6月15日上午，載人航天工程指揮部在發(fā)射場召開會議，正式確認了執(zhí)行神舟九號任務的航天員乘組名單：景海鵬、劉旺、劉洋，指令長由景海鵬擔任。

神舟九號乘組采用的是新老搭配、男女組合的模式，這種模式可以增強乘組成員之間的相容性和互補性，最大限度地提高工作效率。完成“百米穿針”的精準操作，從某種意義上講，乘組成員之間的配合比單個航天員的能力更為重要，這也是選拔乘組成員的重要參考因素。根據(jù)神舟九號任務的特點，景海鵬、劉旺、劉洋經(jīng)過了反復的、大量的、艱苦的、細致的訓練，其中包括乘組之間的相容性訓練。執(zhí)行任務前，景海鵬這樣形容他們之間的默契程度：“我們一個眼神，一個表情，一個動作，彼此間都可以心領神會?！?/p>

景海鵬在神舟六號任務時，就是備份梯隊的航天員。神舟七號任務中，他與翟志剛、劉伯明一起完成了首次太空出艙活動，他堅毅果敢、沉著穩(wěn)健的表現(xiàn)，給大家留下了深刻印象。這一次，他成為中國第一位兩次出征太空的航天員。

劉旺是首批航天員中最年輕的成員，他1969年3月出生在著名的古城平遙。從1998年進入航天員大隊到迎來自己的“第一飛”，他整整等待了14年。神舟九號任務中，他被選拔為手控交會對接操作崗，執(zhí)行手控交會對接任務。

按照工程設計要求，對接時兩個航天器對接機構(gòu)的中心位置偏差只要不超過16厘米、姿態(tài)偏差不超過6度，就可以對接成功。為了“一槍中的”，劉旺在地面進行了1500多次的模擬訓練，并主動把操作控制難度提到0.2度的偏差之內(nèi)，將操作手柄延遲設置從1秒內(nèi)延長到2秒，而且能夠在測量設備出現(xiàn)異常、無參數(shù)顯示的條件下，依然保持對接的精度。嚴謹扎實的訓練給了劉旺足夠的勇氣。被問及此次手控交會對接有幾成把握時，他的回答是“百分之百”。

外界對神舟九號任務給予了極大關注，還有一個重要的原因，就是中國的第一位女航天員將飛向太空。中國之所以選拔女航天員，是因為男女雖然有很多共性，但也存在大量差異，要驗證人類是否真正能在太空生存，必須對男性和女性都進行考察，所以說，沒有女性參與的太空活動是不完整的。

2009年5月至12月，經(jīng)中央軍委批準，我國實施了第二批航天員的選拔工作，從空軍部隊符合條件的現(xiàn)役飛行員中，挑選出5名男航天員和2名女航天員。這是載人航天工程實施以來，首次選拔女性航天員。

在選拔工作正式開始前，航天員系統(tǒng)組成選拔小組，先后赴空軍十三師和八一跳傘大隊，對女飛行員和跳傘員的生理心理指標進行測試摸底后，制定了女航天員的選拔標準。在此基礎上，航天員中心還招募了35名女性志愿者，對21個選拔項目逐一進行驗證測試后，又修改完善了30多個子項，首創(chuàng)了血液重新分布適應性選拔技術，保證了在短時間內(nèi)從有限的群體中選拔出2名女航天員。

劉洋作為我國第一位飛天的女航天員，是第二批航天員中首位參加飛行的。1978年10月，劉洋出生在河南省林州市，后來考上空軍長春第一飛行學院，畢業(yè)后成為空軍的第七批飛行員，也是空軍在河南省招收的首批女飛行員。她曾飛過戰(zhàn)斗機、運輸機等多種機型。入選航天員之前，劉洋已經(jīng)是她所在的飛行大隊的副大隊長，有過1680小時的飛行經(jīng)歷。2010年初，劉洋從空軍15名備選女飛行員中脫穎而出，成為中國首批僅有的兩名女航天員之一。

從一名飛行員到一名合格的航天員，劉洋在短短兩年多的時間內(nèi)，經(jīng)歷了太多嚴酷的訓練、太多嚴格的考核。在神舟九號任務中，她主要負責航天醫(yī)學實驗和空間技術試驗管理。

楊利偉第一次執(zhí)行任務前，經(jīng)歷了5年訓練；費俊龍、聶海勝出征太空前，經(jīng)歷了7年訓練；翟志剛、劉伯明、景海鵬太空出艙前，經(jīng)歷了9年訓練。這一次，再上太空的景海鵬和初次上天的劉旺都是第一批航天員，已經(jīng)度過了14年的訓練生活，景海鵬更是有太空生活的豐富經(jīng)驗。與他們相比，劉洋的航天員生涯滿打滿算還不足三年，甚至還沒有接受過失重飛機訓練。而第一次上天，就要在太空飛行13天，這對她來說是個考驗。但在她的臉上，卻看不出任何緊張和擔憂。當大家把所有的目光聚焦到“首飛女航天員”這個話題上時，劉洋表現(xiàn)得很從容，也很淡定。從小就向往飛翔的她，對飛天的夢想和渴望超越了一切：“以前當飛行員的時候，我是在天空飛行?，F(xiàn)在當上了航天員，即將在太空飛行。這是一次更高、更遠的飛行。這次太空飛行安排了大量的任務，在完成工作之余，我想多用心去體會一下太空獨特的環(huán)境，多欣賞一下太空奇妙的景色，多看看我們的地球，看看我們美麗的家園，把工作和生活的體會詳細地記錄下來，與大家分享，與科研人員分享，與未來執(zhí)行任務的航天員分享，希望對后續(xù)的任務有所幫助?！?/p>

6月16日15點42分，特意趕到發(fā)射場的中央領導同志在“問天閣”內(nèi)為三位航天員送行。15點47分，隔離大廳通往廣場的大門開了。景海鵬、劉旺和劉洋，手提溫控箱走出通道。等候在廣場上的軍樂隊隨即奏響音樂，“五星紅旗迎風飄揚，勝利歌聲多么響亮”， “問天閣”廣場已然是一片歡樂的海洋。

景海鵬代表乘組向常萬全敬禮報告：“總指揮同志，我們奉命執(zhí)行天宮一號與神舟九號載人交會對接任務，準備完畢，請指示。中國人民解放軍航天員大隊航天員景海鵬?！眲⑼又俺隽俗约旱拿郑骸昂教靻T劉旺?！薄皢柼扉w”廣場第一次響起中國女航天員的聲音：“航天員劉洋?！彪S著常萬全一聲“出發(fā)”的命令，廣場上一片歡呼。

18點22分，根據(jù)北京航天飛行控制中心提供的天宮一號運行參數(shù)，發(fā)射場的0號指揮員王軍宣布了神舟九號的發(fā)射時間是18時37分21秒?，F(xiàn)場所有人員和電視機前的觀眾一起，都在期待著火箭準時點火的那一刻。

“1分鐘準備！”發(fā)射區(qū)傳來“嘟、嘟、嘟”的聲音，倒計時進入最后時段。

“10、9、8、7、6、5、4——”飛船返回艙內(nèi)，景海鵬收起《飛行日記》，三名航天員面帶笑容，舉手敬禮。

“3、2、1——點火！”劇烈的轟鳴聲顫動著大地，雙向?qū)Я鞑蹆?nèi)，橘紅色的烈焰和煙霧噴薄而出，如同一雙巨大的翅膀襯托出火箭強勁的動力……

初次上天，劉洋的身體狀態(tài)一直是醫(yī)監(jiān)醫(yī)保人員牽掛的重點，畢竟她只有兩年多的訓練經(jīng)歷。發(fā)射前，劉洋的心跳一直很穩(wěn)定，保持在每分鐘60次的正常水平。可“零號”指揮員開始數(shù)秒時，她的心跳速度突然變?yōu)槊糠昼?0多次，火箭點火的瞬間，又驟然上升到每分鐘100多次。醫(yī)監(jiān)醫(yī)保人員注意到了這一現(xiàn)象，那一刻，他們真為劉洋捏了一把汗。但隨著火箭的上升，劉洋的心跳速度慢慢降了下來。10分鐘后，船箭分離時，第一次體驗到失重感覺的劉洋開心地笑了，心跳速度也恢復了正常。

6月17日凌晨起，北京航天飛控中心對神舟九號實施多次變軌控制，完成抬高近地點、修正軌道面偏差、抬高遠地點、軌道圓化和組合修正，控制飛船到達距離天宮一號后下方約52公里處。這時，醫(yī)監(jiān)醫(yī)保人員與航天員進行了首次通話，得知劉洋感覺良好，大家心里緊繃的那根弦稍稍松弛了一些。在太空飛行一夜的劉洋，經(jīng)歷了一次又一次的日出日落，各種美景令她眼花繚亂。她和兩位同伴正期待著打開“天宮”的大門，進入屬于他們的“太空家園”。

在地面科技人員的控制下，神舟九號經(jīng)過遠距離導引段變軌，于6月18日11時47分轉(zhuǎn)入自主控制狀態(tài)。經(jīng)過尋的段自主脈沖控制，12時41分抵達距天宮一號正后方約5公里的停泊點，然后以自主導引控制方式逐漸向天宮一號靠近。14時01分，神舟九號飛抵距天宮一號30米的停泊點，經(jīng)過地面確認后，以每秒約0.2米的相對速度向天宮一號緩緩靠攏。14時07分，神舟九號與天宮一號對接環(huán)輕輕接觸，經(jīng)過捕獲、緩沖與校正、拉回、鎖緊等技術動作，14時14分，兩個航天器建立剛性連接，形成組合體。17時06分，景海鵬從工具艙取出“鑰匙”，打開了返回艙艙門平衡閥和返回艙門，進入軌道艙，脫下艙內(nèi)航天服，換上藍色工作服，隨后，他開啟軌道艙前艙門，進入對接通道，在劉旺的協(xié)助下，打開通向天宮一號的艙門，進入實驗艙。劉旺緊隨景海鵬之后進入天宮一號。當他們完成艙內(nèi)氣體采樣，并把各種設備設置成“有人狀態(tài)”后，景海鵬向地面報告：“感覺良好！”隨后，劉洋也進入天宮一號。

歡呼聲中，航天員系統(tǒng)總指揮陳善廣和專家們率先沉靜下來。他們知道，自己的考驗才真正開始。此前的載人航天飛行，神五是1人1天，只在返回艙工作生活；神六是2人5天在軌工作生活；神七是3人3天在軌工作生活。而航天員活動空間只有15立方米的天宮一號，僅“神九”任務就要保障3人整整工作生活10天，且還有1名女性。這是新的巨大考驗和挑戰(zhàn)。

環(huán)控生保技術團隊，不僅要確保艙內(nèi)生活環(huán)境，還要突破失重條件下的動態(tài)水氣分離、電解制氧、冷凝水收集儲存等一系列再生式環(huán)境控制和生命保障核心技術，為未來中長期載人航天飛行做好技術準備。

時間一天天地過去，飛控數(shù)據(jù)顯示的組合體內(nèi)溫度始終控制在22℃左右，濕度在50%～70%之間，噪聲小于60分貝，空氣環(huán)境潔凈標準遠遠高于地面大氣質(zhì)量標準?！疤占覉@”里，首次在軌開展航天員心功能檢測，首次在軌應用骨骼肌萎縮防治系統(tǒng)，首次在軌進行微生物檢測，首次開展失重條件下對乙酰氨基酚藥代動力學研究……

在太空的日子里，三位航天員在完成繁重的科研試驗之余，還給地面的工作人員和電視機前的觀眾帶來了一份份特殊的溫情。第一次值夜班的劉洋，細心地“打理”著美麗的太空家園；恰逢愛人生日的劉旺，在太空吹響《生日快樂》歌；正值兒子中考的景海鵬，天地約定同交一份滿意答卷……

看著航天員始終快樂的工作生活狀態(tài)，團隊每個人都一天天輕松起來。

轉(zhuǎn)眼間，組合體已在太空度過了6天時光。6月24日，是航天員進行手控交會對接的日子。凌晨5點，三位航天員關閉了天宮一號和軌道艙的艙門，回到返回艙。分別前，三位航天員在天宮一號中留下了一份神秘的禮物，期待著下次到訪的航天員來揭曉。11點，組合體飛行到馬林迪上空，“天鏈”中繼衛(wèi)星和地面測控站雙重監(jiān)測著組合體飛行。11點05分，北京飛控中心下達了“天宮一號、神舟九號分離”的指令后，對接機構(gòu)解鎖成功，瞬間的震動讓飛船巨大的太陽能帆板上下擺動，如同飛翔的雄鷹扇動著一雙“翅膀”，緩緩離開天宮一號，飛到400米停泊點經(jīng)過檢查之后，逐漸逼近天宮一號，到140米停泊點再次停泊。接下來的過程，將由劉旺通過手柄“開著”飛船去和天宮一號對接。

此時，劉旺需要同時操縱兩個手柄，對飛船進行6個自由度的動態(tài)、實時、精確控制，成功的關鍵除了手動對接機構(gòu)的精密性和可靠性外，還取決于他穩(wěn)定的心理素質(zhì)和精準的操控技術?？吹酱笃聊簧稀拜p車熟路”的劉旺“駕駛”著飛船直逼天宮時，地面的指揮大廳內(nèi)響起了“數(shù)米”的聲音：10米、9米、8米、7米、6米、5米……沒有人感覺到緊張和擔心，因為劉旺所控制的飛船對接機構(gòu)中心，幾乎與天宮一號對接機構(gòu)中心的十字重疊。12時55分，劉旺以用時不到7分鐘的操作，打出了一個偏差僅為1.8厘米和0.8度的完美“十環(huán)”。

此次手控交會對接比自動對接精度更高，組合體姿態(tài)偏差最大角提高了10度以上；燃料更省，僅從110米瞄準到對接這一段，就節(jié)省了5公斤燃料；時間更短，用時不到7分鐘，比原計劃縮短了3分鐘。這個精度，標志著我國成為繼俄羅斯和美國之后，第三個獨立掌握空間交會對接技術的國家，讓建設空間站的步伐邁出關鍵一步。

神舟九號任務期間，圍繞航天員健康監(jiān)測與維護技術、失重生理與細胞學效應機制、醫(yī)學工效要求與評價技術三個方向，三名航天員共完成了15項空間醫(yī)學實驗，創(chuàng)造了我國空間科學實驗的多個“首次”：首次進行系統(tǒng)的生理學研究實驗，首次探索空間環(huán)境對生物節(jié)律的影響，首次實現(xiàn)在軌的質(zhì)量測量，首次開展藥代動力學研究，首次突破航天員在軌生化指標實時檢測……

在太空飛行了13天后，神舟九號踏上回家的路。飛船從天宮一號撤離時，同樣是以航天員手控的方式進行的。6月29日10時03分，神舟九號返回艙降落在內(nèi)蒙古的主著陸場。天宮一號則再次轉(zhuǎn)入長期運營管理狀態(tài)，等待著神舟十號飛船的到訪。

云霄傳來中國“好聲音”

在傳統(tǒng)的中國文化中，數(shù)字“十”的含義已遠超過它的本身?！笆恪薄笆帧薄笆檬€(wěn)”“十全十美”……特別是在許多比賽場合，都會用“十”來代表滿分。

2013年，中國的載人航天飛行進入了第十個年頭，伴隨著神舟十號的出征太空，中國飛天的航天員已有十位。新年伊始，酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心早早地就掛出了一副對聯(lián)：十戰(zhàn)十捷神舟架起太空緣，十全十美航天托起中國夢。在這“十全十美”的背后，人們欣慰地看到，載人航天工程正在從探索、突破、掌握技術開始向空間科學實驗和應用試驗轉(zhuǎn)變，進入了期待已久的應用發(fā)展的新階段。

神舟十號就是面向長期飛行的一次驗證性應用飛行。所謂“應用性飛行”，是相對以驗證技術為目的的試驗性飛行而言的。神舟十號的任務是為天宮一號在軌運營提供人員和物資往返運輸服務，天地往返運輸系統(tǒng)本身的技術和交會對接技術的驗證不再是主要目的。在此之前，飛船和火箭的關鍵技術攻關和飛行驗證基本結(jié)束，特別是經(jīng)過神舟八號和神舟九號兩次任務的考核，飛船和火箭的功能已經(jīng)完善穩(wěn)定，技術狀態(tài)也基本固化。

正當工程各大系統(tǒng)為這一成果歡呼雀躍時，總設計師周建平卻說：“雖然神舟十號的性質(zhì)是應用性飛行，但同時還有一項新的重要任務，就是為空間站的建造積累經(jīng)驗?！彼裕裰凼柕娜蝿詹⒉惠p松，既要鞏固交會對接技術，還要繼續(xù)驗證航天員在軌駐留的相關技術，既是鞏固成果，也在創(chuàng)新突破。

3月31日上午，遲來的春天喚醒沉睡的戈壁灘，一排排迎風招展的紅旗，如同堅守在大漠上的一隊隊將士，讓發(fā)射場處處洋溢著節(jié)日般的氣氛。垂直測試廠房旁邊，工作人員們手持彩旗，列隊等候，鑼鼓隊、軍樂隊盛裝待命，儼然一支大型迎親隊伍在等待著新娘花轎到來。

11時，兩架大型運輸機先后在鼎新機場降落，神舟十號飛船空運至發(fā)射場。神舟十號飛船采用的是與神舟九號相同的結(jié)構(gòu)模式，由推進艙、返回艙和軌道艙組成，高約9米，重約8噸，將運送3名航天員再上太空，與天宮一號交會對接。

4月28日上午，長征二號F火箭從北京的生產(chǎn)廠房出發(fā)，經(jīng)過4天長途跋涉，于 5月2日抵達發(fā)射場。

兩天后，是這年的“五四”青年節(jié)。自從1919年5月4日中國青年發(fā)動反帝反封建的愛國運動以來，“五四”便成為中華民族走向獨立自強的轉(zhuǎn)折點，更是中華青年追求“愛國、進步、民主、科學”的象征和標志。

這天上午，習近平總書記來到北京航天城，和青年代表們一起參觀了航天技術取得的成果。當聽說航天科研團隊以青年為主體，尤其是一些衛(wèi)星團隊的科研人員平均年齡只有二十多歲時，習近平高興地說，創(chuàng)新的制高點在科技，科技創(chuàng)新的希望在青年，中華民族的偉大復興終將在廣大青年的接力奮斗中變?yōu)楝F(xiàn)實。

當天晚上，正在發(fā)射場工作的飛船試驗隊舉行了一場別開生面的大聚會。他們高興，不僅僅是因為載人航天工程提供了馳騁夢想的舞臺，而是關注和牽掛著這個舞臺的人，讓他們有了更多追夢的理由；他們激動，不僅僅是因為總書記來到了航天城，也是因為航天事業(yè)的成就，承載了他們領軍潮頭的榮耀。

6月3日，是船箭塔組合體垂直轉(zhuǎn)運的日子。凌晨5點，戈壁灘的天空還沒有泛白，發(fā)射測試站的工作人員已經(jīng)來到垂直總裝測試廠房。當太陽躍出地平面時，垂直轉(zhuǎn)運開始了，全新的長征二號F火箭在晨光的沐浴之下，潔白、柔美、挺拔、壯麗！

6月10日上午9時，神舟十號與天宮一號任務總指揮部會議舉行，總指揮部成員和各大系統(tǒng)總指揮、總設計師齊聚發(fā)射場。會議的內(nèi)容很多，各大系統(tǒng)都要匯報發(fā)射前的工作狀態(tài)。臨近中午，會議才結(jié)束，指揮部宣布了3項決定：一、15點30分，火箭推進劑開始加注；二、神舟十號于11日17時38分發(fā)射；三、航天員乘組由聶海勝、張曉光、王亞平組成，聶海勝為指令長。

15點30分，火箭推進劑庫房內(nèi)，隨著加注指揮員“開始加注”的口令，火箭推進劑開始流動。此時的發(fā)射場進入安全性戒嚴狀態(tài)，空曠的戈壁灘上沒有一個人走動。與之相反的是問天閣接見大廳，擠滿了各大媒體的記者。聶海勝、張曉光、王亞平身著藍色訓練服，微笑著來到玻璃罩內(nèi)。

聶海勝是幸運的。1964年出生的他，十年前就已隨著“首飛梯隊”的亮相家喻戶曉。神舟六號任務中，他和費俊龍一起迎著大雪，踏上了通往太空的天梯。十年過去了，他那憨厚的笑容一點兒也沒有變，穩(wěn)重、樸實、謙虛。被問到再上太空的心情時，聶海勝對自己能夠入選飛行乘組，擔任指令長，感到榮幸，同時也感到肩上的擔子更重，責任更大。

張曉光1966年出生于遼寧錦州，1998年入選我國第一批航天員。在空軍時，他是一級飛行員，擔任過飛行大隊的中隊長，飛行時間超過1000小時。如此優(yōu)秀的潛質(zhì)在航天員訓練的種種挑戰(zhàn)面前，曾一路“過關斬將”。但是，從神舟五號到神舟六號再到神舟七號，他都遺憾地與飛天擦肩而過。神舟七號任務結(jié)束后不久，我國第二批航天員選拔落幕，包括劉洋、王亞平在內(nèi)的7名新成員加入航天員隊伍?！袄稀币慌教靻T還有沒有飛天的機會？誰都無法回答。但張曉光卻不言放棄，他這樣描述自己的心情：“飛向太空是我始終追求的夢想?；仡櫸沂畮啄甑慕?jīng)歷，挑戰(zhàn)和機遇并存，有過收獲和喜悅，也有過奮斗和挫折，我深深地感受到，人間萬事出艱辛。能夠獲得成功的，從來都是那些永不放棄的人。只有始終保持淡定的心態(tài)，持之以恒，腳踏實地，才能實現(xiàn)個人夢想?！?4年的堅守，張曉光終于入選神舟十號飛行乘組。他的主要任務是擔任太空授課的攝像師，配合指令長聶海勝完成手控交會對接及飛船撤離等任務。

1980年出生的山東姑娘王亞平是航天員大隊中最年輕的一位成員。作為航天員大隊的幸運兒，第二批入選的5位男航天員還沒有機會露面，而同期入選的女航天員劉洋已經(jīng)登上了太空，王亞平也無可替代地進入神舟九號備份梯隊。盡管沒有成為第一位飛上太空的女航天員，但她的第一次飛天，就擔任了中國的第一位太空授課教師，直接與6000萬中小學生天地交流，其意義絕對不亞于神舟九號。此次任務中，她還將負責常規(guī)的飛行器狀態(tài)監(jiān)視、空間實驗、設備操控和乘組生活照料。

6月11日上午，習近平總書記的專機抵達鼎新機場。此時，發(fā)射已進入﹣8小時的倒計時程序。14時28分，習近平來到“問天閣”看望執(zhí)行任務的航天員，為他們送行。隔著半圓形的玻璃罩，習近平對三位航天員親切地說：“海勝、曉光、亞平，你們好?？吹侥銈兙耧枬M，英姿勃勃，我感到很高興。在你們即將出征之際，我代表黨中央、國務院、中央軍委，也代表全國各族人民來為你們壯行。我祝你們成功，期待你們凱旋！”簡短的祝愿，親切的稱呼，溫和的語氣，讓這一次的壯行流露出的是一種戰(zhàn)友般的關愛。

黨的十八大之后，中央軍委領導班子做了新的調(diào)整，常萬全出任國務委員兼國防部長，載人航天工程總指揮一職由新任的中央軍委委員、總裝備部部長張又俠繼任。

圓夢園廣場上，盛夏酷熱的陽光抵不住人們歡送的熱情。聶海勝、張曉光、王亞平三人向早已等候在這里的總指揮張又俠報告出征。隨著張又俠一聲有力的“出發(fā)”命令，軍樂隊奏響《歌唱祖國》的樂曲，廣場彩旗飄舞，鮮花如浪，歡快、激動、莊嚴、隆重。

17時38分，長征二號F火箭準確實現(xiàn)“零窗口”點火，神舟十號飛船載著聶海勝、張曉光、王亞平向著太空中的天宮一號飛馳而去。

一連串“飛行正常、遙測信號正?！钡目诹盥暬仨懺诰迫闹笓]中心，回響在北京的飛控中心，也回響在國內(nèi)外的測控站、測控船。逃逸塔、助推器、火箭一級、整流罩依次分離，全程覆蓋的光學及雷達測量手段將火箭飛行的每一個動作都清晰地呈現(xiàn)在人們的面前。

10分鐘后，船箭分離，飛控大廳響起了熱烈的掌聲，大家相互擁抱祝賀。荊木春更是高興地說：“火箭提前關機了，非常圓滿，真是十全十美！”

火箭提前關機了，還算圓滿嗎？原來，火箭的發(fā)動機性能和推進劑效能都會受環(huán)境溫度的影響，夏季的溫度更有利于推進劑效能的發(fā)揮，火箭速度提升得很快，在距離預計的程序關機還有10秒時，飛船就已經(jīng)達到了7.9千米/秒的第一宇宙速度，火箭提前完成任務，順利關機了。因此，這對荊木春來說，真是個可喜可賀的好消息。

6月12日，神舟十號來到太空的第二天，恰逢農(nóng)歷的端午節(jié)。三位航天員微笑著坐在返回艙內(nèi)，由聶海勝代表乘組說：“今天是中華民族的傳統(tǒng)佳節(jié)——端午節(jié)，我們向全國人民、全球華人致以節(jié)日的祝福，祝大家端午節(jié)快樂！”說完，他們舉起一塊寫著“端午節(jié)快樂”的字板，向地面送出問候。當天的午餐，他們吃的是地面人員提前準備的粽子。這次飛行中，僅僅訓練了三年的王亞平的身體狀況是大家最關心的。為此，王亞平現(xiàn)場表演了一段吃粽子的“節(jié)目”，用實際行動證明了自己良好的狀態(tài)，惹得飛控大廳內(nèi)的專家和工作人員們笑聲不斷。

6月13日，是神舟十號與天宮一號進行交會對接的日子。12時40分，神舟十號追趕到距離天宮一號400米的地方，雙雙進入了對方的攝像機鏡頭，在“天鏈”中繼衛(wèi)星和地面測控站聯(lián)合測控下，飛船開始向天宮一號逼近。安裝在天宮一號外的攝像頭清晰地拍攝下這樣一幅畫面：深邃浩瀚的宇宙中，飛船推進艙的發(fā)動機不斷地噴出火焰，神舟八號像一只扇動著翅膀的雄鷹，向著“天宮巨人”的懷抱飛來……13時18分，天宮一號與神舟十號在它們起飛的地方——酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心上空相遇，對接機構(gòu)毫無懸念地連接在一起。

16時17分，組合體穩(wěn)定運行后，聶海勝開啟了天宮一號的大門，來到了太空中的家。張曉光和王亞平也很“老練”地“游”了過來。三個人第一時間在天宮一號中照了一張“全家?！?。神舟九號任務時，劉洋曾在天宮一號中打了一段太極拳。這一次，師兄妹三人一起展示了一段“武林功夫”。

十幾天過去了，太空生活在三位航天員的演繹下，浪漫與精彩此起彼伏，接連呈現(xiàn)。6月20日這天，他們將要完成一項特殊的任務，太空授課即將開始。

這次太空授課從2012年就開始籌備，最初計劃在神舟九號任務期間進行。但后來考慮到，神舟九號在軌時間短，還肩負著突破交會對接技術的重大任務，所以最終安排在任務相對輕松的神舟十號上進行。

為讓全國的中小學生都能聽得懂、看得清，航天員系統(tǒng)從全國相關的科研院所和中小學校抽調(diào)了一批骨干成立了專家組。起初，專家們提出了很多類型的實驗，有物理的，也有化學的。但在太空中做化學實驗，一些溶液的變化與地面會有很多不同，不僅難度增加不說，還不利于學生們理解。最后，按照可視性好、便于操作的原則，專家們選擇了5個最具代表性的物理實驗。

距離“太空授課”還有一個小時的時候，北京人大附中的報告廳和距離地球340公里的天宮一號，300多名學生和太空中的航天員共同組成了一個特殊的天地課堂。10時整，當北京航天飛行控制中心報告已與天宮一號建立了雙向通信鏈路時，全國8萬所中小學的6000多萬名師生都把目光投向了課堂的大屏幕。

主講老師王亞平和“助教”聶海勝、攝像師張曉光以優(yōu)美的姿勢飄進了“天宮講堂”，相互問好之后，授課開始了。40分鐘的太空授課，王亞平展示了失重環(huán)境下的物體擺動、水球表面張力、陀螺旋轉(zhuǎn)等物理現(xiàn)象，還表演了喝水等動作，王亞平堪比老師的專業(yè)解說、比職業(yè)教師更風趣的表演，不僅講授了知識，更給孩子們帶來全身心的享受和好奇心的滿足?！懊鎸棋钪?，其實我們都是學生”，王亞平獨特的自信和親和力讓冰冷的太空充滿了溫情，為中國開展載人航天的目的做了最好的注腳——飛天夢永不失重，科學夢張力無限。

10時55分，這次天地連接、生動有趣的太空課堂圓滿結(jié)束。正在北京空間信息中繼傳輸技術研究中心指揮大廳的中心主任黃惠明、總工程師孫寶升和滿座的技術人員，終于可以稍稍松口氣了。

作為天地間雙向音頻、視頻的“太空講堂”，每持續(xù)一秒，天宮一號就在太空移動7800米，王亞平的一顰一笑、一舉一動都會橫跨好幾百公里。要保證40分鐘不間斷地進行天地傳輸、每一幀畫面都清晰穩(wěn)定，就需要有強大的航天測控能力來作為保障。

2008年、2011年和2012年，我國相繼發(fā)射了當今技術含量最高的天鏈一號數(shù)據(jù)中繼衛(wèi)星的01、02和03星。三顆中繼衛(wèi)星在神舟十號任務中一起亮相，并實現(xiàn)了“太空授課”的目標要求，標志著我國第一代數(shù)據(jù)中繼衛(wèi)星系統(tǒng)全球組網(wǎng)運行。從此，我國有了比較完整的“陸基、?；⑻旎币惑w的測控通信系統(tǒng)，實現(xiàn)了低軌道80%的覆蓋率，為載人航天工程向深空挺進提供了有力的保障。

這次太空授課是中國第一次、世界第二次。2007年，美國NASA女航天員芭芭拉·摩根首次進行了太空授課。神舟十號在軌期間，62歲的芭芭拉·摩根向太空中的王亞平致信，對她擔任中國首位太空授課教師給予了熱切期盼和鼓勵。6月20日，王亞平完成太空授課任務后，立即通過電子郵件給芭芭拉·摩根回信說：“太空寄托著人類美好的向往，知識是走向太空的階梯。我們愿與您一道為開啟全世界青少年朋友熱愛科學、探索宇宙的夢想共同努力?！?/p>

舉重若輕的太空授課，不僅展現(xiàn)了我國的科技實力，展示了中國人的智慧和幽默，更在孩子們心中播下了探索未來的種子。王亞平返回地面以后，收到了很多孩子們的來信，他們說，我一定會好好地學習，將來也要成為一名航天員，去探索美麗的太空。每次看到這些，她就由衷地感到幸福和欣慰，“這次太空授課不僅僅激發(fā)了孩子們對太空的向往、對科學探索的熱情，也讓他們更多地走近航天，了解航天，熱愛航天，激發(fā)了他們的求知欲和愛國心”。

作為載人航天交會對接的重要控制手段，神舟九號任務中，航天員劉旺成為我國第一個“開飛船”的人。一年后，聶海勝要再次驗證手控交會對接技術。6月23日8時26分，聶海勝手動控制神舟十號與天宮一號分離，將飛船撤至與天宮一號相隔一定距離的地方。北京航天飛行控制中心對兩個航天器的飛行狀態(tài)進行全面檢查確認后，聶海勝操作手柄，控制神舟十號向天宮一號緩緩接近，張曉光和王亞平密切監(jiān)視飛船儀表參數(shù)和對接靶標。10時整，神舟十號與天宮一號對接環(huán)接觸，7分鐘后，兩個飛行器連接成組合體。13時09分，3名航天員再次進入天宮一號，地面指揮大廳接收到他們的報告：“我們已經(jīng)順利完成手控交會對接，再次進入天宮?！?/p>

6月24日早，就在聶海勝成功執(zhí)行手動交會對接任務后的第二天，習近平總書記來到了北京航天飛行控制中心，同航天員進行天地通話。習近平說：航天夢是強國夢的重要組成部分。隨著中國航天事業(yè)的快速發(fā)展，中國人探索太空的腳步會邁得更大、更遠。

張曉光執(zhí)行任務歸來后最難忘的就是這次天地通話：“當主席說道，‘我想問問曉光、亞平，你們第一次上太空感覺怎么樣？就像嘮家常一樣，那時感覺到我們不是在遙遠的太空孤獨地飛行，而是有一個強大的團隊在地面支持著我們，全國人民的心都和我們連在一起。讓我們感覺到祖國人民賦予我們的情懷。通話結(jié)束以后，我跑到睡眠區(qū)，流淚了?！?/p>

6月25日，3位航天員已在天宮一號中生活了12個晝夜，這是他們在太空中的最后一天。凌晨5時07分，他們撤收了艙內(nèi)的試驗裝置和重要物品，面向天宮一號里的國旗敬了一個莊嚴的軍禮，戀戀不舍地關閉了天宮一號的艙門，回到神舟十號返回艙內(nèi)。

由于未來空間站的核心艙、實驗艙以及飛船都將分別發(fā)射，所以必須通過“繞飛”技術，在不同方向上使載人飛船、貨運飛船與核心艙進行對接。神舟十號在離開太空前，將要完成最后一項任務，進行一次繞飛驗證和演練。

天宮一號以7.9公里/秒的第一宇宙速度在飛行，雖然神舟十號飛船與它的相對運動速度較小，但絕對速度很大，而且兩者是在同一個軌道上。要想實現(xiàn)“繞飛”，飛船就需要進行一次變軌。在撤離到距天宮一號一定距離的地方，神舟十號按照預定程序進行變軌控制，從天宮一號上方繞至其后方轉(zhuǎn)為正飛姿態(tài)，天宮一號則轉(zhuǎn)為倒飛姿態(tài)，地面控制神舟十號接近天宮一號，完成了近距離的交會對接。自動繞飛試驗期間，聶海勝、張曉光和王亞平在飛船返回艙內(nèi)密切監(jiān)視著儀表上的各種數(shù)據(jù)，及時向地面報告試驗情況。

6月26日清晨，神舟十號飛船在美麗的巨型降落傘的護送下，于內(nèi)蒙古主著陸場成功返回。牧民們用鮮花和哈達迎回了三位遨游太空的追夢人。中央電視臺對神舟十號凱旋的全過程進行了直播。直播期間，主持人揭曉了神舟九號航天員一年前在天宮一號中留下的神秘禮物。這個“神秘禮物”其實是劉洋在太空中親手編織的一個中國結(jié)，還有她寫下的祝福語：“祝愿戰(zhàn)友們每次任務都安全、順利、圓滿成功。”此外，景海鵬寫的“熱烈歡迎戰(zhàn)友們來天宮做客”的祝福卡片、劉旺寫的福字卡片和祝福語“歡迎你們來到天宮一號”，也都一起裝在一個小袋子里。神舟十號的3位航天員特別是王亞平看到這份驚喜時，興奮地向觀眾們展示并朗誦了這些祝福的話語。

10名航天員，10艘神舟飛船，見證了中國航天事業(yè)在新時代的騰飛歷程，宣告著載人航天工程第二步第一階段任務的完美收官。

送別神舟十號，天宮一號雖然完成了自己的使命，但1年零9個月太空飛行的豐富實踐，數(shù)十項空間科學實驗的反復歷練，攜帶有效載荷的良好狀態(tài)，使得工程總體產(chǎn)生了一個新的想法，決定暫不回收天宮一號，讓它繼續(xù)在軌道上發(fā)揮余熱。高光譜成像儀繼續(xù)在遙遠的太空深情地守望著祖國大地，不時傳回高質(zhì)量的圖像數(shù)據(jù)，相關數(shù)據(jù)應用到礦產(chǎn)和油氣資源調(diào)查、海洋應用、林業(yè)應用、土地利用檢測、城市環(huán)境監(jiān)測等領域，產(chǎn)生了一大批應用研究成果。同時，高光譜成像儀還參加了澳大利亞火災、浙江余姚水災和云南魯?shù)榈卣鸬膽北O(jiān)測，為應急救災和災后評估提供了數(shù)據(jù)支撐。特別是在馳援澳大利亞森林火災撲救工作中，天宮一號進行了為期一周的災情監(jiān)測，憑借其“火眼金睛”準確判斷火災區(qū)域范圍1次，確認重大隱患點2個，獲得了澳方的稱贊。此外，在天宮一號上部署的空間環(huán)境和空間物理探測“哨兵”，時時監(jiān)測著艙外各個方向的電子、質(zhì)子等粒子的強度、能譜和軌道大氣密度、成分、微質(zhì)量及其時空分布的變化，守護著天宮一號的安全。

三年之后，2016年3月16日凌晨5時，天宮一號目標飛行器完成了最后的使命，中止了數(shù)據(jù)服務，靜靜地踏上了歸途。

椰海鑄劍向天歌

2001年11月22日清晨，北京德勝門外北三環(huán)中路的一座簡樸的辦公樓內(nèi)，中國載人航天工程的總設計師王永志久久地凝視著墻上巨大的中國地圖，尋找一個叫作“文昌”的地方。

就在這一天，國務院新聞辦公室在《中國的航天》白皮書中，描繪了一幅新一代大型運載火箭的發(fā)展藍圖：全面提高運載火箭的整體水平和能力，開發(fā)新一代無毒、無污染、高性能和低成本的運載火箭，建成新一代運載火箭型譜系列。其中，120噸液氧煤油發(fā)動機和50噸液氫液氧發(fā)動機，作為新一代大型運載火箭的基礎動力名列其中。

盡管我國已擁有了可以載人的“金牌”火箭，但對于新一代火箭，卻毫無研制和生產(chǎn)經(jīng)驗，應從哪里起步？新的火箭從哪里飛向太空？都需要王永志這位總設計師運籌帷幄。

按照白皮書的要求，我國的酒泉、太原、西昌3個航天發(fā)射場，其地理位置在大直徑火箭運輸、火箭飛行殘骸落區(qū)安全等方面均不滿足新一代運載火箭的要求，迫切需要重新選址再建一座發(fā)射場。王永志的目光在海南“文昌”這個地名前停下了。在中國的版圖上，這里離赤道最近、緯度最低，借助接近赤道的離心力，可以使火箭燃料消耗降低、將衛(wèi)星壽命延長，能夠通過海運方式解決巨型火箭的運輸難題，還可以提升火箭殘骸墜落的安全性。

20世紀70年代，在籌劃我國航天發(fā)射場的布局時，老一代航天人就曾經(jīng)把海南島列為最佳選址之一，但鑒于當時“冷戰(zhàn)”的國際環(huán)境，沿海地區(qū)容易受到攻擊，最終放棄了這一打算，而將三大發(fā)射中心選在了地處“三線”的酒泉、西昌和太原。

海南建省后，再次把航天事業(yè)作為籌劃的重點。1988年，中國第一座用于科學研究的探空火箭發(fā)射場在文昌市建成，多枚低緯度“織女”系列探空火箭從這里發(fā)射升空。1994年，海南省政府將建立航天基地的設想寫進了《海南省“九五”科技發(fā)展規(guī)劃》中，還請來數(shù)十位航天專家進行了概念性論證、初步可行性論證和可行性研究論證。

2002年3月，總裝備部成立了由17個單位60余名專家組成的新一代運載火箭發(fā)射場建設論證組，對海南省可選地址文昌、陵水和東方等處進行了空中和地面的立體勘測。3年時間過去了，經(jīng)過周密的分析、比較、論證，綜合地理緯度、發(fā)射安全、場區(qū)環(huán)境、建設規(guī)劃等各方面因素，專家們一致推薦將文昌市的龍樓鎮(zhèn)作為新發(fā)射場的場址。

文昌位于海南省東北部，地處東經(jīng)108°21′至111°03′、北緯19°20′至20°10′之間。航天發(fā)射場選在文昌，有著得天獨厚的地理優(yōu)勢。一是緯度低、發(fā)射效費比高，同等條件下地球同步軌道衛(wèi)星的運載能力比西昌提高10%～15%，衛(wèi)星的壽命也可延長兩年以上；二是火箭射向1000公里的范圍內(nèi)都是海域，火箭殘骸落區(qū)均在海上，滿足了安全性的要求；三是，過去，火箭從完成生產(chǎn)到運抵發(fā)射場，全部依靠鐵路。但超過3.5米直徑的火箭就無法穿過鐵路隧道了。發(fā)射場選在海南，火箭就可以通過水路運輸，不再受體積的限制。屆時，火箭運輸船從天津港出發(fā)，經(jīng)渤海、黃海、東海、臺灣海峽、南海、瓊州海峽等海域，抵達清瀾港后，再通過公路運至發(fā)射場，解決了鐵路和飛機均無法運輸?shù)碾y題。

2007年8月，中央專委做出決定，并經(jīng)國務院和中央軍委批準，在海南文昌建設我國新一代航天發(fā)射場。中央要求將新發(fā)射場建成開放的、利于國際合作、生態(tài)環(huán)保、帶動科普旅游與區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展、世界一流的現(xiàn)代化新型發(fā)射場。文昌發(fā)射場建成使用后，將主要承擔地球同步軌道衛(wèi)星、大質(zhì)量極軌衛(wèi)星、大噸位空間站和深空探測衛(wèi)星等航天器的發(fā)射任務；酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心主要承擔返回式衛(wèi)星、載人航天等發(fā)射任務；太原衛(wèi)星發(fā)射中心主要承擔太陽同步軌道衛(wèi)星發(fā)射任務；西昌衛(wèi)星發(fā)射中心主要承擔應急發(fā)射任務。屆時，四大發(fā)射中心將形成互補關系。

2009年9月14日，文昌航天發(fā)射場破土奠基，各參建單位陸續(xù)進場，安營扎寨。承擔發(fā)射場設計和建設任務的北京特種工程設計研究院、北京特種工程技術安裝總隊和9家國家特級企業(yè)以及海南當?shù)刎撠熍涮捉ㄔO市政道路、港口碼頭、供水供電等基礎設施建設的單位，上萬名工程技術人員、建筑工人和解放軍官兵離別家鄉(xiāng)、離開家人、告別部隊，長途跋涉幾千里，浩浩蕩蕩地舉著紅旗挺進距離海岸僅600米的地方……

高溫、高濕、高鹽霧、強降雨、強臺風、強雷暴……在海島施工的過程中，意想不到的困難一個接著一個，強烈的紫外線使不少人皮膚被灼傷，大塊大塊地脫皮；施工人員的帳篷一次次被臺風掀翻……困難是一塊石頭，對于弱者，它是絆腳石：對于強者，它卻是鋪路石。各施工單位沒有退縮，而是以高度的責任感和強烈的使命感投入到工程建設中，他們不懼酷暑，攻堅克難，連續(xù)奮戰(zhàn)，將綜合控制與防護技術運用到施工中，攻克了地基止水、建筑抗風、防腐防雷等一系列工程施工技術難題，實現(xiàn)了復雜自然條件下重大工程建設的突破。但對于建設者們來說，這才僅僅是一個開始。隨之而來的，還有一系列新技術、新工藝的應用。

海南發(fā)射場采用的是“新三垂一遠”的測試發(fā)射模式。這種模式可以攻克新型運載火箭推進劑的貯運、加注、控制等技術難關，實現(xiàn)大推力火箭發(fā)射能力的突破。同時，發(fā)射場運用自主可控的國產(chǎn)軟硬件開發(fā)平臺、一體化試驗任務組織指揮平臺和自動化運行測試的發(fā)射場運行管理系統(tǒng)，實現(xiàn)了組織指揮一體化、操作使用遠程化、信息管理網(wǎng)絡化和技術保障智能化。另外，多彈道窄窗口發(fā)射、零秒脫落和線性分離等技術的應用，極大滿足了發(fā)射需求，有效提高了可靠性。

5年時間過去了，原本一覽無余的原野上，一座座可與雄鷹比高的建筑物、構(gòu)筑物拔地而起，次第登場。海島的風景里，漸漸凸現(xiàn)發(fā)射塔架的身影。建成后的文昌航天發(fā)射場占地16000余畝，由測試發(fā)射、測量控制、通信、氣象、技術勤務保障等五大系統(tǒng)組成，除了長征五號和長征七號兩型運載火箭發(fā)射工位之外，還擁有垂直總裝測試廠房和水平轉(zhuǎn)載測試廠房、航天器總裝測試廠房、航天器加注扣罩廠房、指揮控制中心等，實現(xiàn)了中央提出的發(fā)射能力強、運載效率高、射向范圍寬、安全可靠、生態(tài)環(huán)保的目標要求。

當時，用液氧烴作為推進劑只是一個宏觀的概念，烴類家族中產(chǎn)品種類很多，常用的有丙烷、甲烷、煤油等，到底選擇哪一種最為合適？從1986年9月開始的三年中，研究人員除了進行理論分析和研究外，還進行了10次液氧烴燃料的點火燃燒試驗。經(jīng)過比較，液氧煤油開始進入到張貴田的視野當中。

正當張貴田雄心勃勃地準備將液氧煤油高壓補燃發(fā)動機作為研制的方向時，卻遭到了國內(nèi)外專家們的質(zhì)疑。當時，液氧煤油發(fā)動機是世界航天動力領域的珠穆朗瑪峰，只有蘇聯(lián)掌握了設計制造技術，就連美國試了幾次都沒有成功，不得不放棄研制。而我國科技基礎還很薄弱，不論在方案設計，還是在材料工藝方面，都很難突破。國外的專家甚至說，即使中國能把液氧煤油發(fā)動機設計出來，也無法制造出來。

液氧煤油高壓補燃發(fā)動機不僅采用的推進劑、循環(huán)方式與常規(guī)發(fā)動機不同，在最高壓力、渦輪功率、推進劑流量等設計參數(shù)上，也比現(xiàn)有發(fā)動機高出數(shù)倍，要想在推力噸位、性能及可靠性方面有大幅度的提高，必須在結(jié)構(gòu)設計、材料、工藝、試驗等多個方面采用一系列的先進技術，這就大大增加研制難度。蘇聯(lián)在這種發(fā)動機研制期間，共進行了392次熱試車，用了137臺發(fā)動機，試車工作時間達到97000秒。

面對種種質(zhì)疑，張貴田沒有猶豫，他下決心要搞出這種頂尖的發(fā)動機。通過一次次論證和評審，張貴田一份“向高峰沖刺”的計劃出爐了。

十幾年過去了，張貴田果然不負眾望。1998年，隨著關鍵技術的相繼突破，液氧煤油發(fā)動機的最后研制目標發(fā)生器—渦輪泵聯(lián)動試驗水到渠成。屠守鍔、梁守槃、梁思禮和張貴田4人聯(lián)名給曹剛川遞交了一份《關于大型液氧煤油發(fā)動機立項研制的建議》。他們說：液體火箭發(fā)動機是新一代運載火箭的心臟和技術基礎。我國的航天技術發(fā)展歷史表明，正是由于60年代開始研制遠程火箭發(fā)動機，才發(fā)展出了“長征”系列運載火箭。對此，應當立即組織開展百噸級的大型液氧煤油發(fā)動機的研制。這份建議受到了曹剛川的重視，并立即組織了調(diào)研論證。

1998年3月25日，液氧煤油發(fā)動機研制被擺到了中國航天工業(yè)總公司的會議桌上?？偨?jīng)理劉紀原主持會議，研究液氧煤油發(fā)動機的研制和立項問題。

2000年4月，國防科工委將液氧煤油發(fā)動機立項報告呈送國務院。一個月后，國務院正式批準液氧煤油發(fā)動機工程立項。12月4日，067基地召開了液氧煤油發(fā)動機研制工作會議?！袄追才酁榈谝回熑稳?，譚永華為直接責任人，張貴田為技術總指揮……”隨著這份名單的公布，液氧煤油發(fā)動機研制的帷幕正式拉開。

對液體火箭發(fā)動機來說，啟動和關機是最復雜、最難設計的動態(tài)過程，尤其是啟動過程，在零點幾秒的時間內(nèi)，轉(zhuǎn)動件要從不轉(zhuǎn)動加速到每秒幾萬轉(zhuǎn)的高速轉(zhuǎn)；燃燒組件要從幾十攝氏度的環(huán)境溫度達到3000多攝氏度的高溫，每個指令都必須精確到百分之幾秒，甚至千分之幾秒，稍有偏差，就會導致發(fā)動機出現(xiàn)故障，甚至發(fā)生爆炸。研制初期的幾次整機試車都以失敗告終?？课覀冏约旱牧α?，到底行不行呢？外界的質(zhì)疑聲不斷傳到張貴田的耳朵里，研制人員內(nèi)心的壓力越來越大。為了找到問題的根源，他們千方百計收集技術資料，絞盡腦汁尋找故障癥結(jié)……直到半年之后，才摸清了試車失敗的根源和機理。緊接著，張貴田他們通過對各種方案和程序的組合進行仿真優(yōu)化，最終拿出了理想的啟動方案和啟動程序。

又一次整機試車開始后，在張貴田的主持下，發(fā)動機啟動平穩(wěn)，工作正常，按預定程序關機，整個過程與仿真結(jié)果完全吻合。液氧煤油發(fā)動機跨過了啟動的難關，研制工作邁出了關鍵性的一步。這臺擁有完全自主知識產(chǎn)權的發(fā)動機也創(chuàng)造了令人驕傲的幾十個“第一”，其中包括，第一個在大型液體火箭發(fā)動機上采用大范圍推力調(diào)節(jié)技術、首次將啟動過程仿真技術運用于火箭發(fā)動機設計當中……

2001年3月，江澤民總書記視察國家“863”計劃15周年成就展，在航天技術領域展覽現(xiàn)場，在場的專家向他介紹說：“液氧煤油發(fā)動機技術攻關成功后，我國就是繼蘇聯(lián)之后第二個掌握高壓補燃技術的國家了。”江澤民轉(zhuǎn)過身來問曹剛川：“真的是第二個嗎？”曹剛川笑著說：“是的，是第二個。”江澤民按捺不住心中的喜悅，一邊和專家們握手，一邊高興地說：“你們勞苦功高??！”

2004年4月，國際空間法研討會召開，來自20個國家的近百位知名空間法與空間技術專家會聚一堂。中國運載火箭技術研究院的代表在會上闡述了中國航天運輸系統(tǒng)未來發(fā)展的方向，一是改進現(xiàn)有的一次性運載火箭；二是研制新一代運載火箭；三是開發(fā)新概念航天運輸系統(tǒng)。考慮到現(xiàn)實國情和技術水平，在今后相當長的時間內(nèi)，中國的主要發(fā)射工具還是“長征”系列火箭。為了滿足空間應用、載人航天、月球探測等任務的要求，保持未來10年在國際上的競爭力，必須對現(xiàn)有的火箭系列進行適應性改進，主要包括火箭的結(jié)構(gòu)、電氣系統(tǒng)和發(fā)射支持系統(tǒng)，降低設計生產(chǎn)和發(fā)射成本，提高可靠性，縮短發(fā)射周期等。

針對現(xiàn)有的常規(guī)推進劑火箭在發(fā)動機裝配好后不可點火檢測的弱點，在無毒、無污染的發(fā)動機點火試車成功后，王永志向火箭系統(tǒng)提出換用液氧煤油發(fā)動機、研制長征二號F/H火箭的建議。液氧煤油發(fā)動機在裝箭前可進行點火試車，而且推力大，用它作為動力裝置，不僅可消除原有火箭發(fā)動機不可檢測的安全隱患，還可將運載能力由8噸提高到14噸。如果形成批量生產(chǎn)，發(fā)射成本將進一步降低，可靠性也會得到提升。因此，王永志主張將長征二號F/H火箭的研制列入空間站工程的實施方案當中。在具體的方案上，王永志提出，火箭的一、二級（含助推器）均采用液氧煤油發(fā)動機，按載人航天的高可靠性、高安全性要求設計，狀態(tài)相對固化，發(fā)射不同載荷只需要更換上面級就可以了。方案批準后，王永志要求火箭系統(tǒng)按照“在滿足有效載荷要求的條件下，低成本、高可靠、操作簡單、使用安全”的標準，開展優(yōu)化設計，努力達到世界先進水平。這枚火箭研制出來后，將被命名為“長征七號”。

長征七號這個名字給它的總設計師范瑞祥帶來了巨大的壓力。范瑞祥長期在火箭研制隊伍中摸爬滾打，曾參加過長征二號F火箭的研制，還是長征二號丙系列火箭的第四任總設計師，可謂身經(jīng)百戰(zhàn)、經(jīng)驗豐富。可是這次，橫亙在范瑞祥面前的不僅僅是高強度的工作，還有很多“特殊要求”。為了適應海南文昌發(fā)射場“高溫、高濕、高鹽霧”和“強臺風、強降雨、強雷暴”的特殊氣候環(huán)境，防水設計要滲透到每個細節(jié)、防風減載裝置要抗8級大風、“新三垂一遠”模式要縮短發(fā)射占位…… 2008年11月，組建型號研制隊伍，組織方案論證；2009年1月，成立型號辦公室；2010年5月，通過研制方案階段評審；2011年1月，研制正式立項。

2011年7月，長征七號進入初樣研制階段，范瑞祥定下了火箭的運載能力、推進劑類型、設計制造手段等核心內(nèi)容。運載能力為13.5噸、采用液氧煤油燃料、全三維數(shù)字化……范瑞祥的要求苛刻到極致：“進度服從質(zhì)量，首先要保證0.98的高可靠性，達到國內(nèi)外一流水平。”

2015年，長征七號的初樣研制完成。評審會上，范瑞祥用了幾個“新”來概括他親手托起的這枚巨型火箭。第一是新動力。長征七號采用高壓補燃液氧煤油發(fā)動機，6臺并聯(lián)工作，起飛推力是現(xiàn)役最大火箭的1.5倍，實現(xiàn)了跨越發(fā)展。液氧和煤油燃燒后產(chǎn)生的二氧化碳和水，不會對環(huán)境造成任何污染。第二是新布局。長征七號的助推器長27米，接近現(xiàn)役火箭助推器的2倍?；鸺脑O計采用上、中、下三支點捆綁技術，改善了力學特性。第三是新環(huán)境。長征七號飛行的最大熱流密度是現(xiàn)役火箭的1.5倍。第四是新結(jié)構(gòu)。長征七號采用虛擬現(xiàn)實VR技術和全三維設計制造技術，應用高效率的等邊三角形網(wǎng)格結(jié)構(gòu)，提升了生產(chǎn)水平。第五是新體制。長征七號采用具有備份保障的成熟控制體制，利用測量站、船和中繼衛(wèi)星進行多重測控。第六是新測發(fā)。采用新“三垂一遠”測發(fā)模式，利用新型活動發(fā)射平臺實現(xiàn)整體轉(zhuǎn)運，縮短了發(fā)射占位時間，增強了發(fā)射適應性。

按照中國運載火箭的型譜規(guī)劃，長征七號是新一代中型運載火箭的基本型。以長征七號為基礎，可通過調(diào)整助推器個數(shù)、增加固體助推器、增加上面級、增加氫氧三子級，衍生出多種構(gòu)型的火箭，實現(xiàn)系列化，從而全面滿足發(fā)射近地軌道、太陽同步軌道和地球同步轉(zhuǎn)移軌道等各種軌道航天器的運載能力的需求。例如，研制一枚滿足太陽同步軌道運載能力為5.5噸和地球同步轉(zhuǎn)移軌道運載能力為7噸的中型運載火箭，承擔國內(nèi)外主流衛(wèi)星的發(fā)射任務，由于該火箭的芯級直徑和助推器直徑分別為3.35米和2.25米，既可以依靠鐵路運輸，也能采取海運方式，在4個發(fā)射場都能發(fā)射。預計到2021年，火箭各項技術趨于成熟穩(wěn)定時，長征七號將逐步替代長征二號、三號、四號系列，承擔80%左右的航天發(fā)射任務。

2016年5月8日，經(jīng)過8年磨礪的長征七號火箭從天津港出發(fā)，由遠望21號火箭運輸船裝載，通過船運的方式運往海南文昌清瀾港，隨后通過公路分段運抵發(fā)射場區(qū)。5月23日，火箭完成垂直總裝；6月22日，垂直轉(zhuǎn)運至發(fā)射塔架……

6月25日，夜幕降臨，發(fā)射塔架明亮的燈光把懷中的長征七號火箭照得熠熠生輝。發(fā)射窗口瞄準20時。時間漸漸地臨近了，調(diào)度里傳來指揮員倒計時的口令，伴隨著震耳欲聾的發(fā)動機轟鳴聲，火箭騰空而起。人群頃刻之間沸騰了，當人們高喊著“祖國萬歲”“航天加油”的時候，成千上萬的發(fā)射場建設者們卻望著騰飛的火箭激動地流下熱淚，一句話也說不出來。

大約6分鐘后，火箭飛向太平洋上空，進入遠望五號的測控視線。巨大的天線穩(wěn)穩(wěn)地指向火箭飛出地平線的方向。約603秒后，載荷組合體與火箭成功分離，進入近地點200公里、遠地點394公里的橢圓軌道。20點22分，北京航天飛行控制中心的大屏幕上畫面一轉(zhuǎn)，打出一行醒目的大字：“長征七號運載火箭首次飛行任務取得圓滿成功！”

隨長征七號一起來到太空的，還有遠征一號上面級?！吧厦婕墶笔腔鸺到y(tǒng)在火箭上增加的獨立的一級飛行器。由火箭將其送到一定軌道后，再經(jīng)過自主飛行多次點火啟動，將一個或多個航天器送入不同的軌道空間。由于它可以像擺渡車似的將乘客送到不同地點，所以有了一個形象的名字“太空擺渡車”。

從20世紀80年代末開始，中國研制出多種型號的固體推進劑上面級，共進行了10次飛行，但都是為滿足某項單一任務而研制的，而遠征一號上面級則同時具備了多種特性。遠征一號的主直徑為2.8米，使用1臺6.5千牛的泵壓式常規(guī)推進劑發(fā)動機，具備二次啟動的能力，連續(xù)工作時間可達6.5小時。

長征七號發(fā)射升空后，遠征一號上面級將飛船系統(tǒng)研制的新一代載人飛船1：0.6的縮比返回艙送入了預定軌道。這個縮比返回艙高2.6米、重2.8噸，外形與神舟飛船的鐘形不同，底部敦實，頭部窄巧。它的任務是在太空和返回途中采集各項數(shù)據(jù)，直接測量飛行過程中的氣動參數(shù)，為新一代載人飛船的研制提供幫助。與神舟飛船只能飛行一次不同，縮比返回艙是雙層熱防護設計，防熱結(jié)構(gòu)可以更換，內(nèi)部的金屬結(jié)構(gòu)也可以重復使用。

2016年6月26日下午，西北大漠深處。滿載著試驗數(shù)據(jù)的縮比返回艙踏上了歸途。在距地面170公里時，返回艙與上面級分離，進入返回軌道。戈壁灘上空的藍天白云之間，一個黑點由遠及近，紅白相間的穩(wěn)定傘順利張開，縮比返回艙如同一顆出膛的子彈射向茫茫戈壁?？s比返回艙采用的是彈道方式返回，這意味著在和上面級分離后，飛行控制中心不再對它進行控制，而是依靠分離時的速度和姿態(tài)返回著陸。15時41分，縮比返回艙降落在東風著陸場西南的戈壁區(qū)。這是載人航天工程實施以來，首次啟用東風著陸場。無數(shù)次放飛中國人飛天夢想的戈壁大漠，終于迎來了首位天外來客。

溫馨的天上人家

作為載人航天“三步走”戰(zhàn)略第二步第二階段的開山之作，天宮二號是首個正式的空間實驗室平臺和面向中期駐留的大型航天器。未來建立空間站，在軌維修、太空加注、艙外觀測等技術，都將在天宮二號中逐步完善。因此，天宮二號可以說是載人航天工程邁向空間站時代的一個跳板。

2012 年，中國空間技術研究院年輕的專家朱樅鵬被任命為空間實驗室系統(tǒng)的總設計師，負責天宮二號的總體設計研制。當年，還不到40歲的朱樅鵬已參與了從神舟一號到神舟七號飛船的設計研制任務。

天宮二號是在天宮一號目標飛行器備份的基礎上改裝研制而成的。它的規(guī)模與天宮一號基本一致，也是一個長期在軌自動運行、短期載人的飛行器。雖然它的基本構(gòu)型和天宮一號一樣，但卻承擔著不同的任務。天宮一號是目標飛行器，主要是和載人飛船配合完成空間交會對接試驗任務；而天宮二號則是我國第一個具備太空補加功能的載人航天實驗室，要第一次實現(xiàn)航天員30天駐留、第一次試驗推進劑太空補加技術，以及開展大規(guī)模的科學實驗，比天宮一號“飛得更高、實驗更多、駐留時間更長”。

空間實驗室長期在軌飛行，推進劑會不斷消耗，需要定期進行補加。而推進劑補加技術正是天宮二號任務的重要目標之一。按照工程總體的要求，空間實驗室系統(tǒng)對天宮二號推進分系統(tǒng)進行了適應性改造，增加了推進劑補加系統(tǒng)，配置了壓氣機設備，采用了全新的儲箱設計。

值得一提的是，天宮二號的系統(tǒng)設計是模塊化的。朱樅鵬通過“合并同類項”的理念，對天宮二號的供配電、熱控、數(shù)據(jù)管理等系統(tǒng)實現(xiàn)了高度集成化的模塊設計，打造出了一個個可快速更換的模塊單元。一旦某一個部件出現(xiàn)問題，可以快速更換或在軌維修。就拿智能配電單元來說，采用了“插拔式”的結(jié)構(gòu)設計，只需要幾分鐘就能完成一次維修更換。這在國內(nèi)空間領域?qū)儆谑讋?chuàng)。

……

經(jīng)過這些改進和創(chuàng)新，天宮二號已具備了長期無人值守和中期載人飛行的能力。

天宮二號搭載了全新配套的空間應用系統(tǒng)載荷設備，無論配套設備數(shù)量還是安裝復雜度均創(chuàng)造了歷次載人航天器任務之最?？臻g應用系統(tǒng)計劃在天宮二號上進行的各類空間科學技術與應用實驗有14項，涉及空間對地觀測、空間材料科學、空間醫(yī)學應用、空間環(huán)境監(jiān)測、微重力基礎物理、微重力流體物理等學科。天宮二號將攜帶量子光機、伴隨衛(wèi)星、伽馬射線暴偏振探測儀、冷原子鐘、等離子體防護件等儀器設備共51件，是歷次載人航天任務中最多的一次。其中，空間冷原子鐘實驗、空地量子密鑰分配試驗、伽馬暴偏振探測等項目，都屬于國際科學前沿。其中，天宮二號將攜帶國際首個專用的高靈敏度伽馬射線暴偏振測量儀器。這項中國和瑞士兩國合作開展的“伽馬暴偏振探測項目”，也是中國空間天文“黑洞探針”計劃的組成部分。除此之外，其他的醫(yī)學、高等生物載荷科學和應用試驗也比天宮一號多了很多。

針對航天員的長期駐留問題，航天員系統(tǒng)安排了包括太空跑步束縛系統(tǒng)技術驗證、植物栽培關鍵技術驗證、心理舒緩技術驗證、失重心血管功能研究等16項在軌航天醫(yī)學試驗，還有遠程醫(yī)療模式驗證、交互式電子手冊、飛行計劃管理、物資管理等多項探索性任務。

2014年3月2日，載人航天工程總設計師周建平對外宣布，按照我國載人航天計劃，在2020年前后建成空間站之前，將發(fā)射天宮二號空間實驗室，目標是建成我國正式的空間實驗室大系統(tǒng)。同年9月10日，太空探索者協(xié)會第27屆年會開幕，中方大會主席楊利偉透露：2016年我國將發(fā)射天宮二號空間實驗室，并發(fā)射神舟十一號載人飛船和天舟一號貨運飛船，與天宮二號交會對接。

2014年10月初，天宮二號空間實驗室的總裝工作開始，實驗艙、資源艙單艙總裝分別完成了空間應用系統(tǒng)配套設備安裝、電纜安裝等總裝工作，充分驗證了空間應用系統(tǒng)載荷設備與整器的機械接口匹配性，并順利完成正樣實驗艙的質(zhì)量特性測試，為保證總裝交付電測順利進行，打下了堅實基礎。2015年1月，天宮二號空間實驗室空間應用系統(tǒng)載荷設備安裝完畢并交付電測。7月，用于發(fā)射天宮二號的長二F火箭開始總裝……

2016年，中國航天事業(yè)創(chuàng)建60周年之際，載人航天工程空間實驗室飛行任務拉開了大幕。載人航天工程迎來前所未有的高密度任務周期，過去幾年一次任務，如今不到一年就要連續(xù)執(zhí)行四次任務；還將面臨“四新疊加”的重大挑戰(zhàn)，考核新研火箭、發(fā)射新型飛船、啟用新建發(fā)射場、適應新的體制……

2016年7月7日，天宮二號空間實驗室按流程完成了出廠前所有研制工作，從北京啟程，經(jīng)鐵路運輸，于同月9日安全運抵酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心載人航天發(fā)射場，開展發(fā)射場區(qū)總裝和測試工作。

2016年8月6日下午，發(fā)射天宮二號的長征二號F＼T2火箭和發(fā)射神舟十一號的長征二號F火箭一同運抵發(fā)射場。載人航天工程實施以來的最長的火車專列連接成一條“長龍”，成為大漠戈壁中難得一見的壯觀場景。

天宮二號與神舟十一號載人飛行任務進入實施階段。

2016年9月15日，月朗風清的中秋之夜，團圓與飛天，這兩個在龍的傳人心靈深處流淌的夢想在大漠深處交匯，千年流淌的弱水河又一次目送中國“天宮”壯美出征。

9月15日21點34分，隨著發(fā)射塔架的打開，威武的器箭組合體在明亮的探照燈的照耀下，清晰地出現(xiàn)在人們的面前。22點04分，巨大的轟鳴聲中，天宮二號在長征二號F＼T2火箭的托舉下，拔地而起，開啟了載人航天工程空間實驗室任務的新航程。

7分鐘后，總調(diào)度的聲音傳來：“天宮二號已進入近地點高度200公里、遠地點高度347公里的預定軌道，太陽能帆板展開正?！碧罩杏瓉砹松壈娴暮教靻T之“家”，中國人從此擁有了真正意義上的空間實驗室。

神舟十一號是神舟飛船家族的第11位成員，在繼承神舟十號技術狀態(tài)的基礎上，調(diào)整了軌道控制策略和飛行程序：將交會對接軌道和返回軌道高度由343公里提高到393公里；通過優(yōu)化貨物裝載布局方案，提高了隨行運輸能力；新配備的寬波束中繼通信終端設備擴大了測控覆蓋范圍，提升了飛船姿態(tài)快速變化時的天地通信保障能力；為滿足未來空間站交會測量設備長壽命使用要求，對飛船的交會測量設備進行了升級換代。

9月16日，天宮二號經(jīng)過兩次軌道控制，進入在軌測試軌道。10天后，天宮二號又完成兩次軌道控制，調(diào)整到了距地面393公里的軌道上，靜靜地等待著神舟十一號的到來。

10月10日，金秋的東風航天城風和日麗。清晨7點30分，神舟十一號船箭塔組合體在晨曦中緩緩駛出垂直測試廠房的大門，邁向1500米的“出征軌道”。一個半小時后，組合體平穩(wěn)轉(zhuǎn)運至發(fā)射區(qū)。11時40分，搭載著神舟十一號任務航天員乘組的兩架專機抵達發(fā)射場。

時隔三年多，中國航天員再次啟程。這次的飛行乘組由兩名男航天員組成，是繼神舟六號任務之后，再次由2人乘組執(zhí)行任務。更少的乘組人數(shù)、更長的飛行時間、更多的在軌操作，對航天員的身心素質(zhì)、工作能力、任務規(guī)劃、作息設計、管理優(yōu)化等都提出了更高的要求。

在空間站任務到來之前，神舟十一號是最后一次載人飛行，有著承上啟下的重要意義。考慮到首批航天員技術過硬、經(jīng)驗豐富，第二批航天員年富力強、精力旺盛，工程指揮部決定，兩批航天員中都要有人參加任務。

2014年3月13日，一個普通的日子，卻因為5名航天員的停航，在航天員大隊變得莊嚴起來。中國首批航天員中的吳杰、李慶龍、陳全、趙傳東、潘占春5位因年齡超過了黃金飛行期，在這一天退出了現(xiàn)役航天員隊伍。停航儀式上，他們撫摸著“航天員紀念章”和戰(zhàn)友們緊緊擁抱。隨著他們的離開，自然不再進入神舟十一號航天員的備選行列。鄧清明作為首批現(xiàn)役航天員中唯一的未飛天者，再次參加選拔。

為選拔出適合執(zhí)行神舟十一號任務的乘組，航天員系統(tǒng)通過共同訓練、任務訓練、強化訓練和任務準備三大階段，讓每位航天員都接受了近4000個學時科學、嚴格的訓練。選拔開始后，先是結(jié)合以往經(jīng)驗，同時考慮空間站任務和航天員隊伍的發(fā)展和現(xiàn)狀，進行了思想、身體、心理、知識和技能等多個方面的單項考核和綜合考評。其中，對首批航天員重點考查與空間實驗室任務相關的知識和技能的掌握情況，對第二批航天員則是全面考評。初選過后，分別從兩批航天員中各選出兩名成員。

20年來，鄧清明3次入選備份乘組，3次與飛天失之交臂。眼看著戰(zhàn)友們一個個飛向了太空，為了能夠早日征戰(zhàn)太空，他更加努力地刻苦訓練，主動給自己加壓加碼，提高強度難度，無論再苦再累，總是逼著自己再練一會、再試一次。備戰(zhàn)神舟十一號任務時，鄧清明已經(jīng)50歲了，深知留給自己的飛天機會不多了，就鉚足勁再一次向飛天發(fā)起了沖鋒。

神舟十一號任務的訓練和選拔中，鄧清明參加了33天模擬試驗，一個多月里，他和另一名備份航天員封閉在狹小的模擬艙內(nèi)，忍受著與外界隔離的寂寞、機器的震動和噪聲，將神十一任務在地面全流程驗證了一遍。這是他個人付出最多的一次，準備最充分的一次，也是離夢想最近的一次。

2016年6月，航天員系統(tǒng)確定了飛行乘組和備份乘組以及相應的崗位。經(jīng)過工程指揮部的綜合決策，10月15日，神十一發(fā)射的前一天，當任務指揮部宣布是由景海鵬和陳冬來執(zhí)行任務時，現(xiàn)場頓時安靜下來，鄧清明感覺所有人都把目光集中到自己身上。鄧清明又一次失去了飛天的機會，止步于發(fā)射塔前，他當時的心情很復雜，既為自己3次備份感到遺憾，也為景海鵬3次飛天感到高興。他走上前，緊緊抱住景海鵬說：“海鵬，祝賀你?！?/p>

鄧清明永遠都記得，神舟十一號飛船發(fā)射成功后，當他回到航天城的家里時，餐桌上擺著滿滿一桌豐盛的飯菜和三杯斟滿的紅酒，妻子滿顏虹和女兒鄧滿琪像歡迎英雄一樣迎接鄧清明。此時的鄧清明再也控制不住自己，走進衛(wèi)生間，打開水龍頭，任憑哭聲和水流聲交織在一起。妻子安慰鄧清明說：“不管結(jié)果怎樣，你這些年的付出都是值得的，努力了、奮斗了，你為孩子做出了榜樣，你永遠是我們家的驕傲！”

神舟十一號任務成功后，工程總指揮張又俠特意對鄧清明等兩名備份航天員說：“作為優(yōu)秀的備份人員，你們是光榮的，你們和神十一乘組共同完成了這次任務，任務成功就是你們的成功，航天員在天上的表現(xiàn)就是你們的表現(xiàn)。”

2016年10月16日上午，例行的航天員與媒體記者見面會在問天閣舉行。第三次出征的景海鵬神采奕奕，在2008年和2012年，他曾經(jīng)參加過神舟七號和神舟九號任務，在神舟十一號任務中，他是指令長，負責飛船駕駛、交會對接、飛行計劃管理、飛行安全保障等工作。對于自己的第三次飛行，也是第三次面對這樣的記者招待會，景海鵬的發(fā)言透著幾分幽默：“媒體的各位老朋友，新朋友，大家上午好?！币痪洹袄吓笥选钡膯柡?，拉近了隔離罩內(nèi)外的距離。他說，航天員是他的職業(yè)，太空飛行是他的事業(yè)，也是他的本職工作，雖然這項工作充滿著挑戰(zhàn)和風險，但他非常熱愛、非常喜歡甚至非常享受這項工作。有幸第三次出征太空，他要感謝祖國和人民，感謝航天科技工作者的付出和托舉，不忘初心，矢志不渝。

1978年12月出生的河南籍小伙子陳冬是2010年入選航天員大隊的第二批航天員。這次任務中，他承擔著飛船與空間實驗室組合體的維護、消耗品管理、維護維修、在軌實驗等任務。首次上天執(zhí)行任務，就要經(jīng)歷30天太空飛行的考驗，陳冬表示，一定會細致工作，健康生活，享受失重，珍惜在太空中的每一刻，多看看窗外的美景，看看美麗的地球和自己的祖國。

說到家人，景海鵬和陳冬都有些激動。陳冬說：多年以來，父母、妻子為了他的事業(yè)，一直在默默付出，支持他，鼓勵他，陪伴他，讓他實現(xiàn)了為國出征的夢想，所以軍功章必須有家人的一半?！败姽φ卤仨氂屑胰说囊话搿保昂ｙi接過陳冬的話強調(diào)說，足以看出他對于家人的付出充滿了強烈的感激之情。他稱贊陳冬兄弟代表了他的心聲。一聲“兄弟”，也道出二人間濃濃的情誼。景海鵬特意對航天員大隊的戰(zhàn)友們說，航天員大隊組建以來的18年間，他們同在一個桌上吃飯，同在一間教室上課，同在一個球場打球，一起工作，一起訓練，一起生活，一起追逐夢想，親如一家?！按藭r此刻，我們倆挺想念大家的。我們還想對所有的航天人說，你們也是我的家人，是你們用心血汗水和智慧托舉我們飛上太空。請你們放心，我們一定用盡善盡美的表現(xiàn)向祖國和人民交一份最優(yōu)異的答卷。”

2016年10月17日凌晨，問天閣廣場聚滿了來自全國各地的“航天發(fā)燒友”和當?shù)厣贁?shù)民族群眾。4時40分，景海鵬和陳冬踏著濃濃的月色，緩緩邁向出征通道。在萬眾矚目下，頻頻向人群揮手，齊步行進到載人航天工程總指揮張又俠面前。景海鵬的聲音響徹廣場：“總指揮同志，我們奉命執(zhí)行天宮二號與神舟十一號載人飛行任務，準備完畢，請指示?！薄俺霭l(fā)！”廣場上的擴音器中響起張又俠莊重有力的聲音。

7時30分，在我國航天事業(yè)創(chuàng)建60周年之際，勇士們再一次帶著中國人的飛天夢想問鼎蒼穹。這一次出征，他們要創(chuàng)下我國航天員太空駐留時間最長的紀錄；這一次飛行，他們要開展多項具有突破性意義的空間實驗……

此時此刻，與發(fā)射場相距千里的太平洋上，遠望七號船正在默默堅守著海上測控的第一站。遠望七號是三個月前的7月12日中國航海日那天正式入列“遠望號”測量船隊的新一代大型航天遠洋測量船，仍由江南造船集團公司負責建造。全船長220多米、高40余米，滿載排水量近3萬噸，可抗12級臺風，自給力100天，能在太平洋、印度洋、大西洋南北緯60度以內(nèi)的海域執(zhí)行任務，還可滿足特定航道的航行要求。這次任務中，它將與遠望五號、遠望六號共同布陣太平洋。

在火箭升空9分45秒后，遠望七號船將北京航天飛行指控中心傳來的“太陽能帆板展開”指令注入飛船，神舟十一號開始了33天的探索之旅。

10月19日凌晨，經(jīng)過多次變軌，神舟十一號尋找到天宮二號，在自主導引控制下，來到與之相距5000米的地方，經(jīng)過5000米、400米、120米和30米4次停泊，3時24分，中國式的“太空之吻”暫停3年之后再次上演。

6時32分，兩名航天員打開飛船返回艙艙門，進入軌道艙；緊接著，開啟天宮二號實驗艙艙門，進入“太空之家”。景海鵬驚喜地發(fā)現(xiàn)，比起4年前入住的天宮一號，天宮二號內(nèi)部布置和裝飾有了很大改觀，色彩、光線、降噪都做了人性化的環(huán)境布置，不僅鋪設了地板、安裝了可調(diào)節(jié)亮度的米黃色燈、增加了床頭燈，還設置了一個多功能小平臺，可以寫字、吃飯、做科學實驗。此外，實驗艙內(nèi)還配備了藍牙耳機和藍牙音箱，便于航天員與地面通信聯(lián)絡。景海鵬在通過新華社發(fā)布的《太空日記》中說，天宮二號里的一切都很溫馨，真的像是太空中的一個家了。

2016年10月20日，天宮二號與神舟十一號完成了組合體飛行期間的首次軌道維持，降低了軌道高度，由倒飛狀態(tài)轉(zhuǎn)為正飛，進入標準飛行狀態(tài)。22時21分，地面飛控人員又一次調(diào)整了組合體的飛行姿態(tài)，由天宮在前、神舟在后轉(zhuǎn)為天宮在后、神舟在前。

10月23日7時31分，為進一步驗證小衛(wèi)星的在軌釋放、駐留和伴飛技術，天宮二號釋放了一顆伴隨衛(wèi)星。這顆伴隨衛(wèi)星是我國自行研制的新一代微小衛(wèi)星，具備高效軌道控制、靈活姿態(tài)指向、智能任務序列處理和天地測控通信高速數(shù)傳的能力。比8年前神舟七號釋放的伴隨衛(wèi)星的體積更小、能力更強，它的體重僅僅47公斤，只有一臺打印機那么大，更便于靈活機動地開展任務。10月24日，這顆伴隨衛(wèi)星裝載的紅外相機將它拍到的組合體的首張圖像傳回地面。10月25日，另一臺2500萬像素的可見光相機也傳回了它所拍攝到的圖像。當然，這顆伴隨衛(wèi)星的功能并不僅限于拍照，將來，它還會配合空間站開展多平臺間的協(xié)同實驗，拓展空間應用。未來的主航天器會釋放多顆伴隨衛(wèi)星組成一個網(wǎng)絡，實現(xiàn)多星協(xié)同工作，驗證小型高功能密度衛(wèi)星在軌釋放、駐留和伴飛技術，為未來的新型航天器編隊飛行奠定基礎。

2016年11月9日下午，景海鵬和陳冬正在進行機械臂人機協(xié)同在軌維修技術試驗時，習近平總書記專程來到中國載人航天指揮中心，同他們進行天地通話?！昂ｙi同志、陳冬同志，你們辛苦了?！绷暯接H切的聲音穿越茫茫太空，為兩位航天員送去了冬日里暖心的關懷。當習近平問道：“你們已經(jīng)在太空生活了半個多月，海鵬同志是第三次執(zhí)行載人航天任務，陳冬同志是第一次進入太空，全國人民都很關心你們?，F(xiàn)在身體狀況怎么樣？生活怎么樣？工作進展得順利嗎？”景海鵬回答說：“我們的身體很好，各項工作進展得也很順利。我們還能在太空同步收看新聞聯(lián)播，圖像很流暢、很清晰。中國載人航天進入了新的高度，航天員在太空的工作生活條件更加完善，我們?yōu)閭ゴ笞鎳械津湴梁妥院?！”陳冬向習近平報告說：“我已經(jīng)適應了太空的失重環(huán)境，飲食起居都很正常，工作也在按計劃進行?！绷暯铰牶髧诟纼晌缓教靻T：“看到你們的狀態(tài)很好，我們都非常高興。你們團結(jié)協(xié)作、迎難克艱，這體現(xiàn)了一流的過硬的素質(zhì)。希望你們再接再厲、密切配合、精心操作，圓滿完成后續(xù)任務。祖國和人民盼望你們勝利歸來！”

習近平與兩位航天員的視頻通話，語音流暢，畫面清晰。中國電子科技集團第十五研究所首次啟用了室內(nèi)小間距LED巨型顯示屏。顯示屏的清晰度和穩(wěn)定性難度很大，技術人員通過上百次的測試與驗證，突破各種技術瓶頸，最終在限定時間內(nèi)完成了整體信息系統(tǒng)的建設。從天宮二號發(fā)射到進行天地通話的近兩個月中，LED顯示屏憑借高可靠性及優(yōu)異的顯示性能，歷經(jīng)55天、1320多小時的“零故障”全天候顯示，成為中國航天史上又一個傳奇的參與者與見證者。至此，我國天地通信的傳輸速度已能滿足各種發(fā)送需求，航天員與地面的無障礙通信已成為現(xiàn)實。

截至神舟十一號任務，中國電子科技集團累計為載人航天工程研制了包括固定、船載、機載、便攜站等在內(nèi)的30多個衛(wèi)星通信地球站，為任務提供數(shù)據(jù)、圖像、語音等通信保障，占到全部衛(wèi)星通信裝備的90%以上，是迄今為止規(guī)模最大、范圍最廣、容量最高、實時性最強、可靠性最好、技術最先進、應用最廣泛的通信系統(tǒng)。

空間應用系統(tǒng)在天宮二號中安排了高等植物培養(yǎng)實驗，神舟十一號也搭載了醫(yī)學試驗樣本、特色農(nóng)作物種子、微生物菌種等試驗。在“失重的33天”里，兩名航天員既要擔任飛船的駕駛員，又要擔任空間材料制備和植物培養(yǎng)實驗的科學家，還身兼工程師、醫(yī)生和菜農(nóng)等多種職業(yè)，你種菜來我養(yǎng)蠶，把各學科專家的想法、目標、理念在太空中實踐，共進行了30多項在軌實驗操作，看似漫長的33天太空之旅實際上過得既忙碌又充實。

任務間隙，景海鵬和陳冬會根據(jù)醫(yī)監(jiān)醫(yī)生的指導，擼起袖子進行血壓和心電的測量，還將B超探頭放在自己的身體上，進行B超檢查。這是我國首次在太空進行航天員自主醫(yī)學指標測試，醫(yī)監(jiān)醫(yī)生可實時根據(jù)他們在飛行前、飛行中和飛行后的數(shù)據(jù)對比，找出變化規(guī)律，研究人在太空的身體指標變化。

2016年11月17日，組合體已在太空飛行了整整30天，神舟十一號航天員乘組即將返航。景海鵬和陳冬小心翼翼地把太空試驗的成果全都搬進返回艙，依依不舍地關上天宮二號艙門，回到軌道艙。12時41分，神舟十一號同天宮二號成功分離，踏上歸途。

神舟十一號是載人航天工程實施以來首艘在冬季返回的載人飛船。入冬后，內(nèi)蒙古四子王旗氣溫持續(xù)下降，最低氣溫已是零下。由于航天員失重時間太長，返回地面后適應重力的難度會相應加大，尤其是醫(yī)監(jiān)醫(yī)護要第一時間救援，給搜救工作帶來了不小的難度。為此，測控系統(tǒng)新增配了性能更優(yōu)的2套光學設備，從飛船返回開始，即對其進行跟蹤拍攝，保證了返回全過程都有可靠的影像。著陸場系統(tǒng)則新增了無人機，從高到低形成固定翼飛機、無人機、直升機的多層次空中搜救力量，使得搜尋目標覆蓋范圍更廣，搜尋成功概率更高。

2016年11月18日13時59分，冬日的阿木古郎草原這片在蒙古語中意為“平安”的地方，再一次將巡天歸來的英雄迎接回家。返回艙著陸后，開艙門也是個技術活兒，先要用專用工具插入鎖孔，再通過減壓閥平衡艙內(nèi)外氣壓。減壓過程不能太快也不能太慢，太快了航天員的身體無法適應，太慢則會耽誤出艙時間。所以，艙門一直是由專門的工作人員從艙外開啟的。而這一次，艙門要由航天員從里面打開。要做到這個其實很不容易，首先需要位置合適，其次還要航天員狀態(tài)好，才能自行解開安全束縛帶，打開艙門。艙外的人們焦急地等待著，待艙門終于開啟后，人們發(fā)現(xiàn)，景海鵬和陳冬相繼微笑著自己走出了返回艙。這在飛船的歷次返回中，還是第一次。

航天員在太空中停留時間越長，回到地球以后失重會給航天員帶來一系列越來越復雜的不適應狀況，因此必須進行重力再適應。在這次任務之前，航天員的重力再適應都是在艙內(nèi)進行，隨著條件的改善，神舟十一號的航天員在出艙后，被送到了條件更好的醫(yī)監(jiān)醫(yī)保的直升機上進行。

這個冬日的午后，當兩位航天員被送上直升機后，我國的第六次載人航天飛行在美麗的內(nèi)蒙古草原畫上了一個完美驚世的句號。

2016年11月18日深夜，空間應用系統(tǒng)的工作人員將神舟十一號搭載的金屬單晶、納米復合材料等最為熱門的12個綜合材料實驗樣品、高等植物培養(yǎng)實驗返回單元連夜送回北京的實驗室。其中有，天宮二號上特別攜帶的兩種具有不同生長特征的植物——擬南芥和水稻。擬南芥是一種模式生物，個體小、發(fā)育快、生長周期短，便于在解剖鏡下觀察細節(jié)。它的作用就像動物里的小白鼠，對它進行研究具有普遍性的價值。擬南芥屬于長日照植物，每天至少需要12小時的太陽光照才會開花。而水稻正好相反，屬于短日照植物，太陽光照的時間必須要短于一定時間才會開花。讓這兩種植物都進入太空，就可以觀察它們的不同反應，進行實驗對比。經(jīng)過48天的空間培育生長，擬南芥和水稻均已抽薹開花、結(jié)莢，完成了從種子到種子的全部發(fā)育過程。

天宮二號和神舟十一號載人飛行的任務結(jié)束了，但天宮二號的任務并沒有完成，而是轉(zhuǎn)至獨立的運行軌道，又進行了60余項空間科學實驗和技術試驗?？臻g應用系統(tǒng)將激光冷卻原子技術與微重力環(huán)境相結(jié)合，研制出的中國第一臺空間冷原子鐘經(jīng)過天宮二號在軌實驗，達到了10的負16次方秒量級的超高精度，3000萬年才會產(chǎn)生1秒誤差，可用于進一步提高授時和衛(wèi)星導航的精度。天宮二號搭載的三維成像微波高度計，由兩副天線向海面發(fā)射微波，通過接收回波和信號處理，精確地測量出海平面的高度，在世界上第一次實現(xiàn)了寬刈幅海面的高度測量。此外，空間應用系統(tǒng)還有6 個樣品被留在天宮二號中，繼續(xù)進行裝置熱特性測量實驗，找到了地面重力環(huán)境下難以獲知的材料物理和化學過程的規(guī)律，獲得了優(yōu)質(zhì)材料的空間制備技術，有效地指導了地面材料加工工藝的改進與發(fā)展。

天舟，為中國夢加油續(xù)航

2014年5月9日，國家重大專項領導小組會議暨載人航天工程“兩總”聯(lián)席會議，審議通過了中國空間站進一步優(yōu)化的設計方案，并上報中央專委批準。

9月10日，第27屆太空探索者協(xié)會年會在北京召開。中方組委會主席、中國載人航天工程辦公室副主任楊利偉說：“中國將在2022年前后完成空間站的建造……”

空間站建成后，需要不斷為航天員輸送生活、工作物資和空間站運轉(zhuǎn)所需的推進劑。由此，載人航天工程的又一個大系統(tǒng)——貨運飛船系統(tǒng)誕生了。

2010年底，貨運飛船的立項論證工作正式啟動，研制工作毫無懸念地交給了經(jīng)驗豐富的中國空間技術研究院。

按照工程總體要求，貨運飛船要進行“型譜化”設計。所謂“型譜化”，并不是將已有的不同規(guī)格的同類產(chǎn)品簡單羅列組合，或是改進現(xiàn)有產(chǎn)品的特性、功能，而是以最少數(shù)目的不同規(guī)格產(chǎn)品為標志的、能滿足較長時間及一定范圍內(nèi)全部使用要求的產(chǎn)品系列。

20世紀中后期，部分發(fā)達國家就開始了航天通用產(chǎn)品型譜化的研制和應用?！奥?lián)盟號”系列飛船自1966年首次設計以來，經(jīng)過數(shù)次升級換代，衍生出貨運飛船等多種適應不同任務需求的型譜，是型譜化應用的成功典范。

盡管從神舟一號到神舟十一號，我國的設計師們用連戰(zhàn)連捷的成績打造了安全、可靠、穩(wěn)定的載人飛船，但神舟系列飛船的設計理念還不能稱為“型譜化”。真正邁出載人航天器型譜化設計第一步的是貨運飛船。針對運輸貨物的不同類型和需求，為“天舟”系列飛船設計了“全密封”“半開放”和“全開放”三種型譜。

2017年新年過后，中國載人航天工程新聞發(fā)言人對外宣布，天舟一號貨運飛船的發(fā)射進入倒計時。載人航天工程空間實驗室階段的收官之戰(zhàn)，對于空間站工程后續(xù)任務的實施具有極為重要的意義，如果任務成功，將標志著“三步走”戰(zhàn)略中的“第二步”任務的落幕。

2017年1月，白明生拿到了天舟一號的產(chǎn)品合格證。第一次“浮出水面”的天舟一號由貨物艙和推進艙組成，重約13噸，總長10.6米，最大直徑3.35米，太陽能帆板展開后最大寬度14.9米，物資上行能力約6噸，推進劑補加能力約2噸，具備獨立飛行3個月的能力。

天舟一號的運載任務，由不久前首飛成功的長征七號火箭承擔。2月5日，天舟一號從天津港啟程，2月13日運抵海南文昌。3月2日，長征七號火箭從天津港啟程，3月11日運抵發(fā)射場。

2017年4月10日，作為此次任務海上測控的唯一力量，承擔著天舟一號入軌段和運行段海上測控通信任務的遠望七號船從江陰碼頭起航。第二天，氣象預報員提示：前方海域有一個熱帶低壓氣旋正在生成，極有可能發(fā)展成熱帶風暴，屆時風力將達到8級，浪高將達到4米以上。面對大海，萬噸巨輪也猶如扁舟。船領導經(jīng)過緊急氣象會商后決定，躲避風暴，調(diào)整航線，繞道而行。經(jīng)過幾個小時的全速奔襲，遠望七號成功地躲過了風暴的圍追堵截，大家終于松了口氣?？烧l想一波未平一波又起。4月12日下午，遠望七號集控室主機顯示面板突然顯示主機燃油油壓報警，這可是個致命的壞消息，燃油不足會直接導致船舶海上“停車”，而“停車”就意味著船舶失去動力，后果不堪設想。輪機部門崗位人員經(jīng)過現(xiàn)場勘察，認為是泵體內(nèi)部球形軸承損壞，導致機械密封破損漏油，影響了主機燃油進機壓力。一場大洋上的緊急搶修戰(zhàn)在狹窄的機艙迅速展開，5個多小時過去了，技術人員對供給泵本體進行拆解更換，最終使設備恢復了正常，遠望七號再一次開足馬力向大洋深處駛?cè)ァ?/p>

4月20日19時11分，時隔一周，長達30秒的警鈴又一次劃破大洋上的寧靜。從熟悉的鈴聲中，船上的人們聽出這一次提示的不是事故，而是遠望七號船進入了任務30分鐘的準備程序。

與此同時，海南文昌的發(fā)射平臺上，高大挺拔的長征七號運載火箭靜待出征。乳白色的箭體上，一面鮮艷的五星紅旗圖案在燈光照射下，格外醒目。

19時41分，隨著發(fā)射場01指揮員下達“點火”口令，天舟一號貨運飛船在長征七號火箭的托舉下，以雷霆萬鈞之勢飛向深邃浩渺的太空。

遠望七號的甲板上，兩個十多米直徑的測控天線和大口徑經(jīng)緯儀一起“注視”著西北方地平線；指揮大廳里，大家目不轉(zhuǎn)睛地盯著顯示屏上不斷變動著的各種數(shù)據(jù)。6分14秒后，電腦屏幕上突然閃現(xiàn)一個亮點，“長江七號發(fā)現(xiàn)目標”“長江七號雙捕完成”，遠望七號將捕獲到的天舟一號初軌根數(shù)及時發(fā)送到了北京航天飛行控制中心。

19時51分許，天舟一號與長征七號成功分離，進入預定軌道。

2017年4月22日，是天舟一號與天宮二號首次交會對接的日子。與以往歷次任務不同，這次交會對接有一個顯著特點，就是新研制的光學成像敏感器將首次在陽照區(qū)開展工作。這就好比人們對著太陽找天上的飛鳥，要求光學成像敏感器在非常刺眼的環(huán)境下，能夠快速找到目標。因此，這次交會對接也被形象地稱為是一次“耀眼陽光下的牽手”。

“天舟轉(zhuǎn)自主控制狀態(tài)”，10時02分，北京航天飛行控制中心總調(diào)度一聲令下，天舟一號開始向天宮二號靠攏。通過指揮大廳的屏幕，從天宮二號看天舟一號，是一個背光的景象，一個亮點閃著光暈逐漸變大、變亮，太陽能帆板漸漸顯現(xiàn)出來。而從天舟一號看天宮二號，卻是一片神奇的逆光，一條條光芒排列成時空隧道般的景象，色彩繽紛，無比震撼。

天舟一號抵達30米的停泊點時，大屏幕上能夠清楚地看到它的十字準星正在向天宮二號的靶標逐漸對準。10米，7米，5米，3米，1米……當天舟一號捕獲到天宮二號的對接軸之后，經(jīng)過緩沖、校正、拉回等技術動作，兩個航天器完成了艙內(nèi)環(huán)境、信息傳輸總線、電源線和流體管線的連接，成為一個組合體。接下來，它們即將展開本次飛行的三項重大試驗——推進劑在軌補加、快速交會對接和自主繞飛。

空間站長期在距離地面400公里左右的軌道上飛行，會因大氣阻力導致軌道高度降低，需要補加推進劑來維持軌道高度。這項技術和關鍵設備是由航天科技集團公司六院801所自主研制的。他們在繼承神舟飛船和空間實驗室成熟經(jīng)驗的基礎上，根據(jù)貨運飛船的特點，優(yōu)化了系統(tǒng)設計，提出了推進和補加系統(tǒng)一體化的設計方案，滿足了任務需求。

天舟一號與天宮二號采用的是快速交會對接的方式。這種方式可以縮短航天員在飛船中的時間，減少不必要的體力與精力付出，還可以保障科研用品特別是生物制劑等無法長期運輸?shù)呢浧繁M快送達空間站，如果空間站等航天器突遇緊急情況，通過快速交會對接可以迅速實施搶修與緊急救援。目前，2～3天交會對接策略是地面向國際空間站運送航天員的主要方式，“聯(lián)盟號”飛船、航天飛機與國際空間站均采用此方式。

以往神舟飛船的交會對接從發(fā)射到具備交會對接條件需要大約2天時間，過程中還有大量的人工參與，而天舟一號從入軌到對接成功只有幾個小時，而且以飛船的自主制導和控制為主。這是因為，空間站建成后重量將達到百噸級，當有飛船造訪時，不可能大幅度調(diào)整姿態(tài)與之對接，只能是飛船自動尋找對接口進行全自主繞飛。而自主繞飛難度極高，需要通過多次變軌和姿態(tài)機動來完成。所以，“自主”二字成了這次快速交會對接的核心和難點。與神舟十號在地面人員支持下進行的繞飛不同，此次繞飛中的制導、調(diào)姿及進入5公里保持點均由飛船上的軟件自主規(guī)劃完成。當指令發(fā)出，制導導航與控制系統(tǒng)的計算機便開始規(guī)劃繞飛軌跡、進行變軌控制和姿態(tài)機動，全部自主完成。這樣，不僅減輕了地面支持人員的工作強度，更重要的是飛船可以在測控區(qū)外進行自主繞飛。

天舟一號與天宮二號成功“牽手”后，一場被譽為“太空加油”的推進劑在軌補加試驗隨即開始。4月23日7時26分，在軌補加系統(tǒng)成功建立，北京航天飛行控制中心的大屏幕上呈現(xiàn)出了一幅“推進劑補加態(tài)勢圖”。蔚藍色的星空里，一條條管路、一個個閥門、一個個參數(shù)以及不同顏色的貯箱清晰可見。這幅態(tài)勢圖出自飛控中心年輕的科研創(chuàng)新團隊之手，是基于推進劑補加原理和管路原理而設計，采用模型構(gòu)建和邏輯抽象方法，實現(xiàn)了推進劑補加過程的動態(tài)可視化展示。4月26日，試驗進行到了第4天，天宮二號的“肚子”越來越滿，而天舟一號已“兩手空空”。4月27日22時，試驗進行到最后的“狀態(tài)恢復”步驟，要把“油管”中殘留的推進劑清除干凈，確保兩個航天器分離時不會有殘存的推進劑擴散到太空里污染對接機構(gòu)和航天器表面。飛控大廳里的氣氛開始熾熱起來，每個人的臉上都帶著微笑，透著自信，透著從容。不一會兒，總調(diào)度口令在大廳中如期響起：“推進劑在軌補加試驗完成，后續(xù)工作按計劃進行！”聽到這個消息，現(xiàn)場所有的人都情不自禁地站起身來，為“太空加油”的成功而慶賀歡呼。

2017年6月15日18時28分，天舟一號與天宮二號進行了第二次推進劑在軌補加試驗。兩天的時間里，相繼完成了浮動斷接器插合、管路檢漏、燃料貯箱補加、氧化劑貯箱補加、浮動斷接器分離和狀態(tài)恢復等工作。

2017年9月12日，天舟一號承擔的又一項重要任務開始了。它要在這天深夜與天宮二號進行自主快速交會對接試驗。在此之前，地面科技人員對天舟一號實施了4次軌道控制，保證了試驗的初始軌道條件。17時24分，天舟一號轉(zhuǎn)入自主快速交會對接的模式，先是自主導引到遠距離導引終點，然后利用導航設備與天宮二號交會。接下來，兩個航天器的對接機構(gòu)成功接觸完成對接。整個過程歷時約6.5小時，在23時58分順利完成。

9月16日20時17分，天舟一號與天宮二號進行了第三次也是這次飛行中的最后一次推進劑在軌補加。根據(jù)推進劑使用量的動態(tài)評估結(jié)果和天宮二號后續(xù)任務的需求，這次只是為一組貯箱進行補加。3天時間里，共補加推進劑250公斤，完成了浮動斷接器插合、管路檢漏、燃料貯箱補加、氧化劑貯箱補加、浮動斷接器分離和狀態(tài)恢復等工作。

9月22日18時，天舟一號完成了長達5個月的拓展應用和相關試驗，完成其最后的使命受控離軌。在測控通信系統(tǒng)的精確控制和密切監(jiān)視下，天舟一號經(jīng)過兩次制動，軌道高度不斷下降，最后進入大氣層燒毀。

天舟一號上安排的微重力對細胞增殖和分化影響研究等科學實驗項目，成果可以應用于干細胞組織工程，再生醫(yī)學、人類生殖以及骨質(zhì)流失的預防和干預等方面。

特別值得一提的是，在空間實驗室任務期間，圍繞中國載人航天開展的國際合作陸續(xù)展開。天舟一號任務期間，聯(lián)合國外空司司長及6個國家駐維也納聯(lián)合國辦事處代表，應邀來華參觀載人航天工程有關設施，并在文昌現(xiàn)場觀摩天舟一號的發(fā)射。

近年來，中俄兩國借助載人航天合作聯(lián)委會機制，開展大量合作項目。與聯(lián)合國外空司共同舉辦載人航天技術國際研討會，并簽訂框架協(xié)議，將面向世界特別是發(fā)展中國家，提供空間微重力環(huán)境下實驗平臺，提供航天員選拔訓練和飛行機會。與歐空局、意大利簽訂圍繞中國空間站開展合作框架協(xié)議。與歐空局成員國家共同研制世界首臺高靈敏度伽馬暴偏振探測儀，由天宮二號搭載進入太空。與法國在神舟十一號上聯(lián)合開展失重心血管功能研究。中歐航天員進行聯(lián)合海上搜救訓練。2016年10月24日，航天員景海鵬在“太空生日晚宴”上，享用了歐空局提供的蛋糕。不久后，在國際空間站上，歐洲航天員托馬·佩斯凱也吃上來自中國的太空美食……

天舟一號任務的成功，標志著我國成功建立了完善的空間站貨物運輸系統(tǒng)，突破并掌握了推進劑在軌補加技術，為空間站的建造和運營打下了堅實的基礎。

隨著空間實驗室飛行任務圓滿收官，中國載人航天工程全面進入空間站研制和建設階段，闊步邁進了“空間站時代”！