今天，長征五號B遙二運(yùn)載火箭搭載空間站“天和”核心艙，在海南文昌航天發(fā)射場發(fā)射升空。

“天和”核心艙是中國空間站任務(wù)的“首飛”航天器，是中國空間站的關(guān)鍵艙段。中國空間站長什么樣?“天和”核心艙，名字很酷，但到底為什么叫核心艙?核心艙的“核心”作用體現(xiàn)在哪兒?有哪些黑科技?中國為什么要建自己的空間站，有多重要?對于這些問題，看看相關(guān)專家是如何剖析的。

▲長征五號B遙二運(yùn)載火箭搭載空間站“天和”核心艙，在海南文昌航天發(fā)射場發(fā)射升空。

中國的空間站長什么樣?

▲“天和”核心艙在軌運(yùn)行示意圖(供圖：中國航天科技集團(tuán)五院)

中國航天科技集團(tuán)五院空間站系統(tǒng)副總設(shè)計(jì)師朱光辰曾經(jīng)打過一個(gè)形象的比喻：如果神舟飛船是一輛轎車，天宮一號和天宮二號就相當(dāng)于一室一廳的房子，而空間站就是三室兩廳還帶儲(chǔ)藏間，算是“豪宅”了?！叭摇敝负诵呐撎旌?、實(shí)驗(yàn)艙問天和夢天三個(gè)艙段，“兩廳”指神舟載人飛船、天舟貨運(yùn)飛船，整體呈 T 字構(gòu)型。

“天和”核心艙為什么叫核心艙?有多大?

“天和”核心艙是天宮空間站的“智慧大腦”和中樞，是中國空間站的關(guān)鍵艙段，它好比是大樹的樹干，其他的艙段都會(huì)安裝在它的接口上，它也是航天員長期駐留的主要生活場所。

▲從這張圖中我們可以清晰看出“天和”核心艙的大小。 圖片來源：航天科技集團(tuán)五院

這次發(fā)射的核心艙全長16.6米，大柱段直徑4.2米，小柱段約2.8米，重約22.5噸。中國航天科技集團(tuán)五院空間站核心艙結(jié)構(gòu)分系統(tǒng)主任設(shè)計(jì)師施麗銘介紹，核心艙的長度比五層樓房還要高，直徑比火車和地鐵的車廂還要寬不少，體積比國際空間站的任何一個(gè)艙位都大，航天員入駐后，活動(dòng)空間非常寬敞。重量相當(dāng)于三輛大客車的空重重量，同樣也超過國際空間站的任何一個(gè)艙段。

“天和”核心艙有哪些“核心”功能?

國際宇航聯(lián)空間運(yùn)輸委員會(huì)副主席楊宇光介紹說，核心艙內(nèi)部其實(shí)分為資源生活艙、居住艙，以及節(jié)點(diǎn)艙。從未來空間站的基本功能來講，此次發(fā)射的核心艙有這幾個(gè)功能——

▲圖片來源：航空物語

第一個(gè)是支持航天員長期在軌駐留，因?yàn)閷碚麄€(gè)空間站建成后，每批航天員或許都要在空間站里連續(xù)駐留很長一段時(shí)間，就像現(xiàn)在仍在使用的國際空間站一樣，只不過航天員會(huì)不停的輪換，這個(gè)空間站也會(huì)存在十幾年甚至更久。

要實(shí)現(xiàn)連續(xù)駐留就要有一個(gè)居住條件，最基本的就是它不能太小。目前看，“天和”核心艙在設(shè)計(jì)上較過去有了很大突破，供航天員工作生活的空間約 50立方米，未來加上兩個(gè)實(shí)驗(yàn)艙后，整體能夠達(dá)到110立方米。

▲這是天宮艙內(nèi)視角，那時(shí)供宇航員活動(dòng)的空間還不大。

“‘天和’核心艙的密封艙內(nèi)配置了工作區(qū)、睡眠區(qū)、衛(wèi)生區(qū)、就餐區(qū)、醫(yī)監(jiān)醫(yī)保區(qū)和鍛煉區(qū)六個(gè)區(qū)域?！敝袊教炜萍技瘓F(tuán)五院空間站系統(tǒng)總體主任設(shè)計(jì)師張昊表示，核心艙不僅能夠保證每名航天員都有獨(dú)立的睡眠環(huán)境和專用衛(wèi)生間，而且在就餐區(qū)配置了微波爐、冰箱、飲水機(jī)、折疊桌等家居，還配置了太空跑臺(tái)、太空自行車、抗阻拉力器等健身器材，以滿足航天員日常鍛煉。

除此之外，要讓航天員能在其中長期居住，最重要的是要有一套環(huán)控生保系統(tǒng)(環(huán)境控制和生命保障系統(tǒng))，也就是物化再生式生命保障系統(tǒng)，楊宇光表示，這必須是一套可再生式的防控生保系統(tǒng)，保證艙內(nèi)資源可以重復(fù)使用，比如艙內(nèi)的水和氧氣等，都必須具備被收集后重復(fù)使用的功能。

此外，核心艙其實(shí)還有一些其他的功能，比如我們的空間站的管理和控制，包括它的姿態(tài)控制、電源、通信等，都是以核心艙為樞紐來進(jìn)行控制的。有點(diǎn)類似未來空間站的“主腦”。

還有一個(gè)重要的任務(wù)，要驗(yàn)證出艙技術(shù)。過去我們只在神州七號時(shí)，航天員翟志剛出過一次艙，而未來有很多科學(xué)實(shí)驗(yàn)都需要在艙外進(jìn)行。

“天和”核心艙有哪些黑科技?

中國空間站構(gòu)型極其復(fù)雜，艙體多，不僅各個(gè)飛行器相當(dāng)于一顆顆“衛(wèi)星”，而且各飛行器不同的組合，又變成了一個(gè)個(gè)新的航天器。因此研制團(tuán)隊(duì)面臨著力學(xué)、通信、電源等問題，乃至失重、輻射和太陽光照等各種挑戰(zhàn)和阻力。

為此，空間站抓總研制單位——中國航天科技集團(tuán)五院從設(shè)計(jì)伊始就充分考慮了各種因素，為核心艙配置了靈活的“大腦”和“神經(jīng)”——數(shù)管分系統(tǒng)，設(shè)計(jì)了可隨時(shí)調(diào)節(jié)體溫、相當(dāng)于冷暖空調(diào)的“皮膚”——熱控分系統(tǒng);裝備了強(qiáng)大有力的“手臂”——大型空間機(jī)械臂。

“天和”核心艙成功發(fā)射意味著什么?

1992 年，中國載人航天發(fā)展正式確立了“三步走”的戰(zhàn)略。

第一步是載人飛船階段，在此期間我國完成了載人飛船的研制，實(shí)現(xiàn)了航天員天地往返等目標(biāo);

第二步是空間實(shí)驗(yàn)室階段，我國不僅掌握了出艙活動(dòng)、空間交會(huì)對接技術(shù)，而且成功驗(yàn)證了航天員中期駐留太空、推進(jìn)劑在軌補(bǔ)加、運(yùn)送貨物補(bǔ)給等任務(wù)和技術(shù);

第三步是空間站建設(shè)階段，我國將建造長期有人照料的空間站。

“天和”核心艙的發(fā)射標(biāo)志著中國空間站在軌組裝建造全面展開，我國載人航天工程“三步走”戰(zhàn)略成功邁出第三步。

▲中國載人航天“三步走”(制圖時(shí)間：2005年10月10日)

按照空間站建造任務(wù)規(guī)劃，今明兩年中國將接續(xù)實(shí)施11次飛行任務(wù)，包括3次空間站艙段發(fā)射、4次貨運(yùn)飛船以及4次載人飛船發(fā)射，于2022年前后完成空間站在軌建造，實(shí)現(xiàn)中國載人航天工程“三步走”發(fā)展戰(zhàn)略“第三步”的任務(wù)目標(biāo)。中國在世界航天領(lǐng)域中的地位和影響力，將會(huì)踏入一個(gè)全新的階段。

中國為什么要建自己的空間站?

航天科技集團(tuán)有限公司五院空間站系統(tǒng)副總設(shè)計(jì)師柏林厚表示，空間站工程將產(chǎn)生巨大經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，已經(jīng)成為衡量一個(gè)國家經(jīng)濟(jì)、科技和綜合國力的重要標(biāo)志。

“開展空間站工程，將從國家全產(chǎn)業(yè)鏈角度，極大地引領(lǐng)和帶動(dòng)包括空間科學(xué)、生命科學(xué)等多種前沿學(xué)科和原材料、元器件、智能制造等多領(lǐng)域先進(jìn)技術(shù)發(fā)展，發(fā)揮著不可替代的作用?！卑亓趾裾J(rèn)為，空間站作為長期在軌運(yùn)行的“太空母港”，其天然的高真空、微重力、超潔凈環(huán)境也可以充分用于開展各類科學(xué)技術(shù)研究，推動(dòng)科學(xué)技術(shù)進(jìn)步。

▲我國空間站示意圖 圖片來源：國家國防科技工業(yè)局官網(wǎng)

據(jù)了解，中國空間站主要有五大工程目標(biāo)：

一是建造并運(yùn)營近地空間站，突破、掌握和發(fā)展大型復(fù)雜航天器的在軌組裝與建造、長期安全可靠飛行、運(yùn)營管理和維護(hù)技術(shù)，提升國家航天技術(shù)水平，帶動(dòng)相關(guān)領(lǐng)域和行業(yè)的科技進(jìn)步，增強(qiáng)綜合國力。

二是突破、掌握和發(fā)展近地空間長期載人航天飛行技術(shù)，解決近地軌道長期載人航天飛行的主要醫(yī)學(xué)問題，實(shí)現(xiàn)航天員長期在軌健康生活和有效工作。

三是建成國家太空實(shí)驗(yàn)室。發(fā)展具有國際先進(jìn)水平的空間科學(xué)與應(yīng)用能力，開展多領(lǐng)域空間科學(xué)實(shí)驗(yàn)和技術(shù)試驗(yàn)、空間應(yīng)用，以及科普教育，獲取具有重大科學(xué)價(jià)值的研究成果和重大戰(zhàn)略意義的應(yīng)用成果。

四是開展國際(區(qū)域)合作，為人類和平開發(fā)和利用空間資源做出積極貢獻(xiàn)。

五是以在軌服務(wù)、地月和深空載人探測需求為牽引，試驗(yàn)和驗(yàn)證相關(guān)關(guān)鍵技術(shù)，為載人航天持續(xù)發(fā)展積累技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)。

最后，還是那句老話：

我們的征途是星辰大海!

來源：綜編自人民網(wǎng)、北京日報(bào)、中國新聞網(wǎng)、澎湃新聞等

編輯：董滿