半月谈：开启“天宫”之门

    图为“天宫一号”目标飞行器、长征二F运载火箭组合体准备离开酒泉卫星发射中心垂直装配厂房。

    “天宫一号”空间实验室即将发射升空，中国航天人离一个为之奋斗多年的梦想也越来越近——在太空创建中国的空间站。（《半月谈2011年18期》

    中国载人航天征程中的又一里程碑

    在世界载人航天俱乐部的几个有限成员里，中国无疑是后来者。

    由于种种原因，直到1992年9月21日，中国的载人航天工程才被正式批准上马，并由此得名“921工程”。在工程规划中，明确提出了中国载人航天三步走的发展战略。第一步是掌握载人航天技术，使中国成为具备独立研制、成功发射和顺利回收载人航天器的国家；第二步的目标是突破航天员出舱活动和航天器空间交会对接技术，实施空间实验室工程；第三步的目标是建造大规模、长期有人照料的空间站。

    1999年11月20日，中国第一艘无人飞船——“神舟”号试验飞船从位于西部戈壁深处的酒泉卫星发射中心发射升空，正式向外界宣告中国人踏上了既定的航天征程。如今，中国航天人又将迎来一个光耀史册的重要日子——“天宫一号”飞天的日子。

    虽然较之苏联和美国，中国的空间站升空时间分别比他们晚了40年和38年，但是，中国人毕竟是依靠自己的努力，一步一个脚印地在探索太空奥秘的漫漫征途上向前稳步迈进。

    万众瞩目“天宫一号”、神八对接

    2010年10月中旬，据媒体报道，中国载人空间站工程启动，将于2011年发射“天宫一号”目标飞行器和神舟八号飞船，载人空间站工程将分“空间实验室”和“空间站”两个阶段实施，2016年前发射空间实验室，2020年前后进行载人空间站建设。如果“天宫”系列能够顺利实现发射及与神舟飞船对接的话，中国将成为世界上第三个能够独立发射组装空间站的国家。

    由于天宫一号目标飞行器设计制造的技术跨度和空间交会对接的技术难度，或许还有保证后继神舟飞船按时发射的因素，使天宫一号的发射一再延期，2010年8月18日天宫一号完成总装，发射则确定为2011年上半年，发射仍将使用现有的长征二号F型火箭。

    载人航天工程副总指挥牛红光说，天宫一号的发射是“好事多磨”。原定的发射窗口是“早已计算好的日子”。然而，8月18日，长征二号丙运载火箭发射“实践十一号04星”失利，天宫一号发射计划随即做了相应调整。

    酒泉卫星发射中心总工程师陆晋荣说，“之所以推迟发射天宫一号,是因为长征二号FT1火箭与出问题的长征二2号丙火箭有类似之处。这一个多月以来，经过补救和加强，已消除了隐患。可以说，这次火箭发射失利也是一次‘坏事变好事。”

    据了解，“天宫一号”目标飞行器是为了满足中国载人航天工程第二步第一阶段任务而研制的新型航天器，要求具备进行交会对接试验、提供航天员在轨工作生活空间、开展空间科学技术试验等能力，并为空间站系统建设积累经验。

    “天宫一号”是空间实验室的核心舱，它的重量与神舟七号相近，都是8吨左右。“天宫一号”的外形为短粗的圆柱形，直径比神舟飞船更大，可以与载人飞船或货运飞船进行交会对接。因为重量和外形都与神舟系列飞船相差不大，因此“天宫一号”可以用“长征2F”火箭的改进型号发射升空。

    “天宫一号”设计寿命为两年，发射升空后，中国将相继发射不载人与载人的神舟八号、神舟九号和神舟十号飞船，分别与“天宫一号”完成空间交会对接。神舟十号飞船完成交会对接以后，如果“天宫一号”的寿命到期，将继续发射“天宫二号”目标飞行器，作为后继的空间实验室核心舱。

    “天宫一号”将为后继的空间实验室和空间站进行新技术验证，“天宫一号”采用了一系列新技术新工艺，实现电子设备的小型化和多功能化，还将验证近地轨道航天器长期在轨的能力，在技术上是一个很大的跨越。

    计划建造60吨的大型空间站

    据相关专家介绍，2013年左右，我国还将发射“天宫二号”空间实验室，并分别发射两艘载人的神舟飞船与其进行交会对接。“天宫二号”将主要开展地球观测、空间应用技术和航天医学试验等。

    如果“天宫一号”和“天宫二号”任务进展顺利，“天宫三号”预计将于2015年左右发射，它将主要验证航天员中期在轨驻留、飞行器长期在轨自主飞行和货运飞船在轨试验等技术，还将开展部分空间科学和航天医学试验。

    根据中国载人航天工程的相关规划，在成功突破并验证空间交会对接、航天器长期飞行、再生式生保、货运飞船补给和航天员中期驻留的技术后，中国将于2016年至2022年建成一个大型载人空间站，空间站轨道高度为400公里到450公里，设计寿命为10年，长期驻留3人，总质量可达60吨，以进行较大规模的空间应用。

    建设大型空间站是中国载人航天三步走战略的第三步，这个阶段中国将掌握近地轨道空间组装、近地轨道长时间有人驻留等技术。大型空间站的舱室将由正在开发的长征五号火箭发射，核心舱和两个实验舱都是密封加压舱。

    从人造地球卫星到载人飞船，再到空间站，中华民族奋起直追，一次又一次使中国成为掌握先进航天科技的国家，成为令全球瞩目的航天大国。（半月谈记者 田兆运）

    相关报道：为何要建空间站？

    美国《航空周刊》官方网站2009年10月16日曾刊载题为“中国开始登月研究”的文章。文章提到，有中国航天专家在10月15日召开的国际宇航大会上表示，2020年中国将打造重达60吨的空间站，该空间站可载3名宇航员，将由3个太空舱组成。

    如果上述消息属实，2020年将成为一个重要的太空节点，因为届时，目前人类建造的唯一在轨空间站“国际空间站”将退役，中国的空间站将成为人类唯一的在轨空间站。

    不过，美国40多年前就实现了载人登月，中国现在仅仅实现了绕月飞行；国际空间站早在1993年就完成了设计并进入实施阶段，但中国的“天宫一号”才刚要出发；国际空间站重达400多吨，而2020年的“中国站”才只有60吨。

    但无论如何，中国似乎是个后起之秀。

    美国海军战争学院中国太空计划问题专家约翰逊•弗里斯对中国的“天宫”空间交会对接试验评论道：“有些人将这比作我们美国的‘双子星座计划’（美国于1961年—1966年实施的系列载人空间试验，其中轨道会合和对接试验是重要组成部分）中所采用的技术，但我们是通过人来完成的，而中国如果能通过机器人来完成，这将是一大技术进步。”

    世界上第一个多舱长久性太空站是由原苏联上世纪80年代建设的“和平号”空间站，但由于继承者俄罗斯财政难以维持其运行开销，在轨工作12年后，在2001年自行销毁。国际空间站的设想是1983年由美国总统里根率先提出，是人类有史以来建造的最大、最复杂的航天器，它由美国、俄罗斯、日本、加拿大、巴西和欧洲航天局11个成员共16个国家联手筹建，是世界航天史上第一次由多国合作建造的最大的空间工程。

    16国研究设计10年，直到1993年才完工。最早计划于2004年建成，后来多次更改计划，致使完成时间一再后移。建设经费也在原定830亿美元的基础上不断追加，最终确定为1140亿美元。

    有人质疑，空间站是个太烧钱的行当。在俄罗斯已经放弃“和平号”，美国缩减太空计划规模，国际空间站的前途也变得扑朔迷离之际，中国为什么要挥师挺进？

    有美国专家称，中国“要将自己放在太空飞行国家中的最高层”；有学者认为，这只是中国推进国家综合实力的举措；有学者认为，空间站建立能极大助推中国经济发展，在太空育种方面，可以培育很多新品种蔬菜；在工业方面，可以制造在地球上无法制造的材料；可以用来进行科学实验、太空观测等。

    中国工程院院士张履谦表示，“空间站是人类航天事业发展的一个必然趋势，它代表了一个国家的航天国力。如果我们现在不去掌握这项技术，等到需要使用空间站时再来建造，就会落后了。”（中国经济周刊/胡雪琴）   链接：专家详解天宫一号

    天宫一号能飞多远？发射这么大的航天器会不会影响地球？普通人何时能在太空行走？即将在下周“一飞冲天”的天宫一号引发了人们对遥远太空的热情和无限猜想。北京航空航天大学博士、航天任务与控制高级工程师徐明、北京航空航天大学生物与医学工程学院教授刘红通过科学网，就人们关心的太空问题进行了详细解读。

    天宫飞得多快多远？音速22倍

    天宫一号腾空之后到底飞得有多快？徐明解释说，航天器飞行速度大致7000多m/s，而音速是340m/s，也就是说，作为航天飞行器，天宫一号的速度大致是音速的22至23倍。

    目前，嫦娥二号已经进入著名的日地拉格朗日L2点环绕轨道，并从172万公里外深空传回科学探测数据。而天宫又能飞多远呢？徐明说，从月球飞到L2点所耗费的燃料小于1000m/s，但从距离地球400公里左右的地方，航天器摆脱地球引力大约需要燃料3000m/s以上，从燃料上说，天宫一号只能待在地球附近了。

    对于天宫一号发射对天气的具体要求， 徐明指出，发射天宫一号对天气没有区别于其他卫星的特殊要求，除非气象条件非常恶劣，一般可以进行发射。

    生命保障系统如何？再生循环

    刘红介绍说， 神舟飞船为短期载人空间活动，采用的生命保障系统是携带式的，也就是说航天员所需的氧气、水和食物全部是从地面携带的，而空间站由于要进行长时间的载人空间活动，因此采用的是再生式的生命保障系统，航天员所需的氧气和水要在站内再生循环利用，减少地面补给。

    刘红进一步解释说，国际空间站氧气和水主要是采用物理化学方法再生。对于长期有人驻留的空间站，还需要在轨进行蔬菜的培养，以舒缓乘员的心理，提供一部分抗氧化物质、叶酸、维生素和微量元素等营养物质。

    网友问题紧追不舍，“大气层以内的生态空间是一个庞大复杂的循环系统，这样的循环系统能够在空间站实现吗？”

    刘红解释说，对于空间站来说，由于离地球较近，不需要再生所有食物，只需要在站再生氧气、水和提供部分新鲜的叶菜，因此不需要如此复杂的系统。但是，从原则上来说，在空间站也是可以做的。需要说明的是，这个人工生态系统比我们的生物圈要简单得多，只考虑满足人的上述物质需求。

    生活垃圾如何处理？装罐扔掉

    空间站将如何处理航天员的生活垃圾？是直接排放到太空中吗？网友提问。

    刘红回答，把垃圾放在罐子里，再把这些罐子放在返回地球的货运飞船上，在返回途中，让飞船释放到太空中。当它通过地球大气层时，会自动燃烧掉。

    建太空垃圾回收站？难度太大

    近日，一条美国报废卫星撞地球的消息引发了地球人的恐慌。有网友就此畅想，“能否开展废弃空间航天器回收并在空间直接加工再利用研究？比如建立一个空间回收站，回收并加工这些太空垃圾。”徐明认为，想法是好的，但问题是如何将废弃航天器回收过来。“地球表面人类二维活动空间尚不能把垃圾回收完全，外太空三维空间难度更大。”

    是否影响地球自转？难以测量

    有网友担心，发射这样大的航天器会不会影响地球的运行轨道以及自转速度。

    徐明指出，从地球生态这一自治系统来说，有物质运动形式发生变化，余下物质也应有所变化，即自转速度会有所改变，但公转运动不会变化。但从影响程度来看，即使发射1万个国际空间站所造成的影响，也难以测量。

    常人何时太空行走？不用100年

    不少人关心什么时候普通人也能实现太空行走。刘红颇为乐观地说，“应该在不远的将来，我想不用100年，估计你们的孙子能赶上。”而徐明则回答，除非基础物理研究取得突破性进展，例如科幻电影的时空隧道等技术，不然地球不足以支撑普通人太空行走所耗费的燃料。（北京晨报/韩娜）