（專家：杭添仁，空間探測(cè)首席傳播專家，本文來(lái)自科普中國(guó)頭條推送。）
2016年9月15日，我國(guó)用長(zhǎng)征2號(hào)F T2火箭發(fā)射了天宮2號(hào)，它是我國(guó)第一個(gè)真正意義上的空間實(shí)驗(yàn)室，現(xiàn)正等待于10月中下旬發(fā)射的神舟11號(hào)載人飛船的到來(lái)與之對(duì)接，送2名航天員到天宮2號(hào)里生活和工作30天。
（天宮2號(hào)在軌飛行示意圖/杭添仁供圖）
1.任務(wù)不同
2011年9月29日，天宮1號(hào)目標(biāo)飛行器升空，其最主要的任務(wù)是作為交會(huì)對(duì)接的目標(biāo)，以掌握交會(huì)對(duì)接技術(shù)。
與天宮1號(hào)相比，天宮2號(hào)在外形、結(jié)構(gòu)、尺寸、質(zhì)量上基本沒(méi)有變化，仍采用實(shí)驗(yàn)艙和資源艙兩艙式構(gòu)型，設(shè)計(jì)在軌壽命不小于2年。但是由于天宮2號(hào)執(zhí)行的航天任務(wù)比天宮1號(hào)有很大的變化，所以其“內(nèi)心”有明顯的不同，主要完成三大任務(wù)：
一是完成航天員30天的中期在軌駐留任務(wù)；二是考核驗(yàn)證推進(jìn)劑在軌補(bǔ)加技術(shù)；三是開(kāi)展大規(guī)?？臻g科學(xué)和應(yīng)用實(shí)驗(yàn)，及在軌維修和空間站技術(shù)驗(yàn)證等試驗(yàn)。
為此，圍繞天宮2號(hào)的三大任務(wù)開(kāi)展了很多新的設(shè)計(jì)工作?？梢哉f(shuō)天宮2號(hào)比天宮1號(hào)“飛得更高、實(shí)驗(yàn)更多、時(shí)間更長(zhǎng)”。為了保持與天宮1號(hào)相同重量，對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行了一些調(diào)整。在乘組人數(shù)方面，這次減少了1人，只有2位，以便逗留更長(zhǎng)時(shí)間，攜帶更多實(shí)驗(yàn)；在燃料方面，這次發(fā)射時(shí)攜帶的推進(jìn)劑相比天宮1號(hào)時(shí)要少一些，因?yàn)?017年4月和貨運(yùn)飛船對(duì)接時(shí)，貨運(yùn)飛船可以補(bǔ)加。為了滿足推進(jìn)劑補(bǔ)加試驗(yàn)需要，對(duì)天宮－2推進(jìn)分系統(tǒng)進(jìn)行了適應(yīng)性改造。
（進(jìn)行熱試驗(yàn)的天宮2號(hào)/杭添仁供圖）
2.軌道更高
天宮1號(hào)與飛船的對(duì)接高度約343千米。為了驗(yàn)證空間站技術(shù)，這次發(fā)射的天宮2號(hào)與飛船的對(duì)接高度為393千米。這與未來(lái)我國(guó)空間站運(yùn)行的軌道高度基本相同，比之前的軌道提高了50千米，飛行任務(wù)的軌道控制策略與測(cè)控模式更加接近未來(lái)空間站要求。軌道特性的不一樣，每一圈轉(zhuǎn)的時(shí)間不一樣了，所以設(shè)計(jì)人員進(jìn)行了重新分析計(jì)算。
（天宮2號(hào)與伴隨衛(wèi)星/杭添仁供圖）
按計(jì)劃，天宮2號(hào)空間實(shí)驗(yàn)室發(fā)射升空后，開(kāi)展了平臺(tái)和空間應(yīng)用載荷測(cè)試，并于神舟11號(hào)載人飛船發(fā)射前，做好與神舟11號(hào)飛船交會(huì)對(duì)接的準(zhǔn)備。一是進(jìn)行平臺(tái)和應(yīng)用載荷的在軌測(cè)試，包括完成平臺(tái)姿軌控、供配電、信息傳輸與控制等方面的性能測(cè)試，以及交會(huì)對(duì)接支持、航天員駐留支持等功能檢查，完成應(yīng)用載荷的功能性檢查和測(cè)試。此后，轉(zhuǎn)入獨(dú)立運(yùn)行模式，開(kāi)展部分空間科學(xué)實(shí)驗(yàn)；二是在神舟11號(hào)載人飛船發(fā)射前，天宮2號(hào)將再次進(jìn)行狀態(tài)和功能檢查，確認(rèn)是否滿足載人交會(huì)對(duì)接條件和駐留要求。
3.兩次對(duì)接
后續(xù)按計(jì)劃，神舟11號(hào)載人飛船于10月中下旬在酒泉發(fā)射場(chǎng)發(fā)射，入軌后經(jīng)變軌調(diào)相，與天宮2號(hào)交會(huì)對(duì)接構(gòu)成組合體，航天員進(jìn)入天宮2號(hào)，開(kāi)展空間科學(xué)實(shí)驗(yàn)和技術(shù)試驗(yàn)。組合體運(yùn)行第30天時(shí)，神舟11號(hào)與天宮2號(hào)分離，航天員乘返回艙返回四子王旗主著陸場(chǎng)。天宮2號(hào)繼續(xù)在軌飛行。
2017年4月，天舟1號(hào)貨運(yùn)飛船在文昌發(fā)射場(chǎng)發(fā)射，入軌后經(jīng)變軌調(diào)相，與天宮2號(hào)交會(huì)對(duì)接構(gòu)成組合體，進(jìn)行推進(jìn)劑補(bǔ)加試驗(yàn)等。天舟1號(hào)完成組合體?？咳蝿?wù)后與天宮2號(hào)分離，開(kāi)展搭載載荷試驗(yàn)。天宮2號(hào)繼續(xù)在軌飛行，開(kāi)展空間科學(xué)實(shí)驗(yàn)與技術(shù)試驗(yàn)。
（航天員進(jìn)行空間實(shí)驗(yàn)示意圖/杭添仁供圖）
4.溫馨之家
由于神舟11號(hào)航天員在天宮2號(hào)將駐留30天，加上獨(dú)立飛行3天，總飛行時(shí)間從神舟1號(hào)0的15天增加到33天，是我國(guó)持續(xù)時(shí)間最長(zhǎng)的一次載人飛行任務(wù)。為了滿足航天員中期駐留需要，科研人員對(duì)天宮2號(hào)的載人宜居環(huán)境做了重大改善，或稱進(jìn)行了“精裝修”，開(kāi)展了宜居環(huán)境設(shè)計(jì)，改善了就餐和睡眠環(huán)境，增加了鍛煉設(shè)備和娛樂(lè)設(shè)施，為航天員提供了舒適人性化的空間家居環(huán)境，使航天員駐留期間的生活和工作更加舒適、更加便利、更加豐富多彩。
（天宮2號(hào)上還搭載了香港中學(xué)生太空科技設(shè)計(jì)大賽獲獎(jiǎng)的雙擺實(shí)驗(yàn)裝置、薄膜成型實(shí)驗(yàn)裝置、太空養(yǎng)蠶實(shí)驗(yàn)裝置3個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，用于開(kāi)展航天科普活動(dòng)/杭添仁供圖）
例如，在天宮2號(hào)上首次使用可展開(kāi)的多功能小平臺(tái)，航天員可在上面寫(xiě)字、吃飯、做科學(xué)實(shí)驗(yàn)，生活工作兩不誤；在通信方面，為航天員配備了藍(lán)牙耳機(jī)和藍(lán)牙音響，以解放航天員的雙手；在鍛煉器材方面，除有動(dòng)感單車(chē)外，還增加了跑臺(tái)。多功能小平臺(tái)和跑臺(tái)采用了折疊方式進(jìn)行收納，以最大程度地節(jié)省空間。
5.多項(xiàng)科研
為后續(xù)空間站的建設(shè)，在天宮2號(hào)上安排了在軌維修技術(shù)驗(yàn)證和機(jī)械臂維修操作驗(yàn)證系統(tǒng)，對(duì)空間站的維修體系進(jìn)行全面驗(yàn)證需求。值得一提的是，天宮2號(hào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)為模塊化，所以出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)可快速更換和在軌維修，在我國(guó)航天器上首次采用了“插拔式”的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，只需用幾分鐘就能完成一次維修更換。
同天宮2號(hào)一起升空的還有伴隨小衛(wèi)星，它將從天宮2號(hào)上釋放出去，然后與天宮2號(hào)伴飛，開(kāi)展聯(lián)合試驗(yàn)。
（空間冷原子鐘實(shí)驗(yàn)/杭添仁供圖）
為了開(kāi)展大規(guī)?？臻g科學(xué)和應(yīng)用實(shí)驗(yàn)，天宮2號(hào)上搭載了全新配套的空間應(yīng)用系統(tǒng)的科學(xué)設(shè)備，而且無(wú)論在數(shù)量上還是安裝復(fù)雜程度上，都創(chuàng)造了我國(guó)歷次載人航天器任務(wù)之最。它包括空間冷原子鐘等14項(xiàng)應(yīng)用載荷，以及失重心血管研究等航天醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)備，多項(xiàng)實(shí)驗(yàn)居國(guó)際領(lǐng)先水平，其中有兩項(xiàng)實(shí)驗(yàn)是航天員直接參與操作的。這些實(shí)驗(yàn)主要涉及微重力基礎(chǔ)物理、微重力流體物理、空間材料科學(xué)、空間生命科學(xué)、空間天文探測(cè)、空間環(huán)境監(jiān)測(cè)、對(duì)地觀測(cè)及地球科學(xué)研究應(yīng)用以及應(yīng)用新技術(shù)試驗(yàn)等8個(gè)領(lǐng)域。
完成天宮2號(hào)任務(wù)將為我國(guó)后續(xù)空間站建造和運(yùn)營(yíng)奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)、積累寶貴經(jīng)驗(yàn)，對(duì)于推進(jìn)我國(guó)載人航天事業(yè)持續(xù)發(fā)展，具有十分重要的意義。
編輯：劉偉瓊
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