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“天宮號(hào)空間站”——中國(guó)的空間站計(jì)劃全解讀

2020.03.23

任務(wù)概述

中國(guó)的空間站計(jì)劃，最終目標(biāo)是在低地軌道自主建設(shè)一個(gè)常駐的大型空間站，約60~180噸級(jí)。該計(jì)劃分兩個(gè)階段進(jìn)行，試驗(yàn)階段于2011~2020年進(jìn)行，包括天宮一號(hào)目標(biāo)飛行器、天宮二號(hào)空間實(shí)驗(yàn)室，2020年之后開(kāi)始正式組建常駐的“天宮號(hào)”空間站。

預(yù)計(jì)運(yùn)營(yíng)十年以上，至少采用三個(gè)軌道艙組成。將先發(fā)射無(wú)人空間實(shí)驗(yàn)室，而后再用運(yùn)載火箭將載人飛船送入空間，與停留在軌道上的實(shí)驗(yàn)室交會(huì)對(duì)接，航天員從飛船的附加段進(jìn)入空間實(shí)驗(yàn)室，開(kāi)展工作。

航天員的生活必需品、工作所需的材料和設(shè)備均由貨運(yùn)飛船運(yùn)送。載人飛船?？吭趯?shí)驗(yàn)室外，作為應(yīng)急救生飛船，如果實(shí)驗(yàn)室發(fā)生故障，可隨時(shí)載航天員返回，航天員工作完成后，也可乘飛船返回。

2011年9月29日，第一個(gè)先導(dǎo)試驗(yàn)型的空間站“天宮一號(hào)”于酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心成功發(fā)射。2016年9月15日，酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心成功發(fā)射“天宮二號(hào)”。預(yù)計(jì)將于2021年左右開(kāi)始在軌組建自己的載人空間站，并開(kāi)展大規(guī)模的空間試驗(yàn)。

試驗(yàn)階段

根據(jù)載人航天工程的任務(wù)規(guī)劃，中國(guó)在2011年9月29日發(fā)射了“天宮一號(hào)”目標(biāo)飛行器，在2016年9月15日發(fā)射了“天宮二號(hào)”空間實(shí)驗(yàn)室，另外發(fā)射了4艘飛船——無(wú)人的“神舟八號(hào)”和載人的“神舟九號(hào)”、“神舟十號(hào)”、“神舟十一號(hào)”，進(jìn)行交會(huì)對(duì)接試驗(yàn)。

命名

中國(guó)的大型常駐空間站定名“天宮號(hào)空間站”。經(jīng)過(guò)公眾的投稿，同時(shí)結(jié)合科研人員與專家的意見(jiàn)，中國(guó)載人航天辦公室于2013年10月底正式對(duì)外宣布了中國(guó)的載人空間站被命名為——“天宮”，貨運(yùn)飛船被命名為——“天舟”，實(shí)驗(yàn)艙I、II分別被命名為“問(wèn)天”和“夢(mèng)天”，此外，對(duì)各組成艙段也做了命名。

組成和布局

空間實(shí)驗(yàn)室采用兩艙構(gòu)型，分別為實(shí)驗(yàn)艙和資源艙：

實(shí)驗(yàn)艙：由密封的前錐段、柱段和后錐段組成：實(shí)驗(yàn)艙前錐段安裝一個(gè)對(duì)接機(jī)構(gòu)，以及交會(huì)對(duì)接測(cè)量和通信設(shè)備，支持與飛船的交會(huì)對(duì)接；柱段可保證艙壓、溫濕度、氣體成分等航天員必須的生存條件，可用于航天員駐留期間在軌工作和生活；后錐段安裝再生生保等設(shè)備，就是利用物理化學(xué)方法，將航天員代謝廢物的回收利用以及吸附劑的循環(huán)使用；

資源艙：為軌道機(jī)動(dòng)提供動(dòng)力，為飛行提供能源。

基本構(gòu)型

天宮號(hào)空間站的基本構(gòu)型由一段核心艙和兩段實(shí)驗(yàn)艙組成“Ｔ”字體，兩段實(shí)驗(yàn)艙分別長(zhǎng)期?？吭诤诵呐摰淖笥覂啥耍涍\(yùn)飛船以及載人飛船分別對(duì)接于核心艙前后兩端。

核心艙：“天和號(hào)”核心艙，由長(zhǎng)征五號(hào)乙從文昌發(fā)射。取名自天樞與太和，寓意天地人和。艙外設(shè)置一架大型機(jī)械臂，前端包括一段六接口的節(jié)點(diǎn)艙，同時(shí)充當(dāng)空間站進(jìn)出太空的主要?dú)忾l艙。

實(shí)驗(yàn)艙I：“問(wèn)天號(hào)”實(shí)驗(yàn)艙，由長(zhǎng)征五號(hào)乙從文昌發(fā)射，控制與實(shí)驗(yàn)應(yīng)用艙，艙外設(shè)置一架小型機(jī)械臂。

實(shí)驗(yàn)艙II：“夢(mèng)天號(hào)”實(shí)驗(yàn)艙，由長(zhǎng)征五號(hào)乙從文昌發(fā)射，專用應(yīng)用艙。

空間天文臺(tái)：“巡天號(hào)”空間天文臺(tái)。

貨運(yùn)飛船：“天舟號(hào)”貨運(yùn)飛船，由長(zhǎng)征七號(hào)從文昌發(fā)射。無(wú)人貨運(yùn)飛船，用于補(bǔ)給空間站以及廢物排除等任務(wù)。

載人飛船：“神舟號(hào)”載人飛船，由長(zhǎng)征二號(hào)F從酒泉發(fā)射。載人飛船，用于航天員的運(yùn)輸和應(yīng)急返回等任務(wù)。

計(jì)劃于2021年左右發(fā)射核心艙，2023年前完成實(shí)驗(yàn)艙II的對(duì)接組建。每組航天員駐扎6個(gè)月后與下一組航天員進(jìn)行輪替，完成持續(xù)的空間常駐任務(wù)。乘員人數(shù)為2~3人，設(shè)計(jì)壽命在10年，規(guī)模達(dá)到80噸。

擴(kuò)展構(gòu)型

天宮號(hào)空間站的基本構(gòu)型成功組建后，可根據(jù)需求，在核心艙的前端增建三艙組成空間站“十”字的擴(kuò)展構(gòu)型，三段擴(kuò)展艙A、B、C處于核心艙的前端，組成小“Ｔ”字型。

擴(kuò)展艙A后端與核心艙前端對(duì)接，擴(kuò)展艙B和C與擴(kuò)展艙A前端的左右處對(duì)接。載人飛船對(duì)接于擴(kuò)展艙A的正前端?？梢罁?jù)需求增配第二艘載人飛船以備緊急返回使用，對(duì)接于核心艙前端下方。長(zhǎng)期乘航天員人數(shù)提高到3~6人，最大規(guī)?？蛇_(dá)180噸。

任務(wù)目標(biāo)

進(jìn)一步掌握飛行器空間交會(huì)對(duì)接技術(shù)；突破航天員中期駐留、飛行器長(zhǎng)期在軌自主飛行、再生式生保和貨運(yùn)飛船補(bǔ)加等關(guān)鍵技術(shù)；驗(yàn)證天地往返運(yùn)輸飛船的性能和功能；進(jìn)行一定規(guī)模的空間應(yīng)用試驗(yàn)。

任務(wù)進(jìn)度

“天宮一號(hào)”飛行器，2011年9月29日從酒泉由長(zhǎng)二F發(fā)射，先后與無(wú)人的“神舟八號(hào)”以及載人的“神舟九號(hào)”、“神舟十號(hào)”對(duì)接，成功完成了航天員的短期駐扎任務(wù)并且掌握了空間交會(huì)對(duì)接技術(shù)。

“天宮二號(hào)”空間實(shí)驗(yàn)室，2016年9月15日從酒泉由長(zhǎng)二F發(fā)射，先后與載人的“神舟十一號(hào)”以及無(wú)人的“天舟一號(hào)”貨運(yùn)飛船對(duì)接，成功完成航天員中期駐扎任務(wù)及掌握空間補(bǔ)給技術(shù)。

“天宮號(hào)”空間站，預(yù)定于2021年~2022年組建。計(jì)劃于2021年~2022年間，從文昌由長(zhǎng)五乙依次發(fā)射“天和號(hào)”核心艙、“問(wèn)天號(hào)”實(shí)驗(yàn)艙及“夢(mèng)天號(hào)”實(shí)驗(yàn)艙三段空間艙，并在空間組合成“天宮號(hào)”空間站的基本型“T”字型，并與多艘“天舟號(hào)”貨運(yùn)飛船和“神舟號(hào)”載人飛船對(duì)接，以完成常駐任務(wù)，每組航天員駐扎6個(gè)月后進(jìn)行輪替。

此后還可能在基本型的基礎(chǔ)上增加三艙，構(gòu)成空間站的擴(kuò)展型——“十”字型?？臻g站基本型重約60噸，將擁有10年的設(shè)計(jì)壽命、兩架機(jī)械臂（大型安置在“天和號(hào)”核心艙外、小型在“問(wèn)天號(hào)”實(shí)驗(yàn)艙外）。

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