太空寻梦

　　“天宫一号”三问
　　“天宫一号”如何发射
　　“天宫一号”作为中国自主研制的目标飞行器，已于2011年9月29日21时25分45秒，成功发射升空并准确进入预定轨道。“天宫一号”全长10.4米，舱体最大直径3.35米，起飞质量8506千克，设计在轨寿命为2年，由实验舱和资源舱构成，前者有效使用空间约15立方米，能满足3名航天员的舱内工作和生活需要，前端安装被动式对接机构，可与飞船实现对接；资源舱主要为空间飞行提供动力和能源。
　　用来发射“天宫一号”的是长征二号FTl火箭，是在原长征二号F火箭基础上研制的具有更强大助推力和运载能力的新型火箭，全长52米，起飞质量493吨，运载能力可达8.6吨。
　　“天宫一号”的任务
　　“天宫一号”飞行的主要任务是为实施空间交会对接试验提供目标飞行器；初步建立长期无人在轨运行、短期有人照料的载人空间试验平台，为空间站研制积累经验；进行空间科学实验、航天医学实验和空间技术试验。
　　根据计划，“天宫一号”发射升空后，经两次变轨后将进入高度约为350公里的近圆轨道，进行在轨测试。在“神舟八号”飞船发射前，“天宫一号”降轨至高度约为343公里的近圆轨道，等待交会对接。
　　“神八”发射入轨后2天内，将完成与“天宫一号”的第一次交会对接，形成组合体。组合体飞行12天左右，择机进行第二次交会对接。组合体运行结束后，“神八”飞船会在一天内返回地面，而“天宫一号”将升轨至自主飞行轨道，转入长期运行管理模式，等待下一次的交会对接。
　　空间交会对接如何实现
　　空间交会对接涉及两个飞行器，一个是目标飞行器，一个是追踪飞行器。目标飞行器首先发射升空，追踪飞行器作为主动飞行器去寻找目标飞行器进行交会对接。在交会对接过程中，追踪飞行器的飞行可以分为以下四个阶段：
　　远程导引段：在地面测控的支持下，追踪飞行器经过若干次变轨机动，进入到追踪航天器上的敏感器能捕获目标飞行器的范围(一般为15～100千米)。
　　近程导引段：追踪飞行器根据自身的微波和激光敏感器测得的与目标飞行器的相对运动参数，自动引导到目标飞行器附近的初始瞄准点(距目标飞行器0.5～1千米)。
　　最终逼近段：追踪飞行器首先捕获目标飞行器的对接轴，当对接轴线不沿轨道飞行方向时，要求追踪飞行器在轨道平面外进行绕飞机动，以进入对接走廊，此时两个飞行器之问的距离约100米，相对速度约1-3米／秒。
　　对接停靠段：追踪飞行器利用由摄像敏感器和接近敏感器组成的测量系统精确测量两个飞行器的距离、相对速度和姿态，同时启动小发动机进行机动，使之沿对接走廊向目标最后逼近。在对接前关闭发动机，以0.15～0.18米／秒的停靠速度与目标相撞，最后利用栓锥或异体同构周边对接装置的抓手、缓冲器、传力机构和锁紧机构使两个飞行器在结构上实现硬连接，完成信息传输总线、电源线和流体管线的连接。
　　“天宫一号”的发射是重要转折点
　　1992年，中国正式提出了载人航天工程的“三步走”计划，随后不久便开始绘制属于中国自己的空间站发展蓝图。
　　中国载人航天“三步走”的计划分别是：第一步，能上天；第二步，能出舱；第三步，建立小型空间站。
　　空间站的建立需要大推力火箭的研制、开发和利用。伴随着“神舟五号”到“神舟七号”飞船在过去几年中相继成功发射，中国已经积极稳妥地完成第二步，为第三步的成功奠定了坚实基础。
　　“天宫一号”可以说是空间实验室的特例，其主要为了完成交会对接任务，而“天宫二号”则完全是小型空间实验室，科学家、航天员们将在里面展开各种工作和试验。
　　以往在神舟飞船上所进行的太空科学试验基本上是短期的、探索性的，这主要由于飞船在天上的时间很短，加上飞船内空间有限，很难开展长期的、有很强应用价值的试验，“天宫一号”则根本上改变了这一现实——15平方米的实验舱更有利于航天员开展活动，而长达两年的在轨寿命，使地球环境监测、空间材料科学、空间环境探测3个方面的空间科学试验成为现实，这些试验过程贯穿天宫运行始终，所得数据将提供给各个科研单位开展应用研究。
　　这些看似遥不可及的太空科学试验，实际上与普通人的生活紧密相连。例如，“天宫一号”上所安置的高光谱成像仪，如果试验成功后可根据结果探测出受到污染但不容易到达或不易抽验和检测的区域，试验结果将允许科研工作站通过遥感手段即可探测成功。
　　目前，“天宫二号”作为中国第一个真正意义上的空间实验室，技术方案也已经完善，研制工作正在顺利进行，将解决一定规模、短期有人照料的空间应用问题。将来随着空间实验室体积的增大、可靠性的提高，将逐步发展成为空间站的核心舱或实验舱，增加太空实验的项目和种类，为建成空间站奠定基础。2015年前，“天宫二号”和“天宫三号”会陆续发生升空。
　　“天宫一号”作为中国航天工程第二步向第三部迈进的重要转折点，只要成功实施未来三次重要的交会对接，即是交出了一份满意的成绩单，使中国具备足够条件向建立空间站的目标更加靠近。
　　航天强国之梦
　　载人航天工程是中国航天史上规模最大、系统最复杂、技术难度和安全可靠性要求最高的跨世纪大型系统工程。前文所提到的“三步走”工程，具体来说是第一步做到成功发射载人飞船，建成初步配套的试验性载人飞船工程，开展空间应用实验；第二步，在第一艘载人飞船发射成功后，突破载人飞船和空间飞行器的交会对接技术，并利用载人飞船技术改装、发射一个空间实验室，解决有一定规模的、短期有人照料的空间应用问题；第三步，建造空间站，解决有较大规模的、长期有人照料的空间应用问题。
　　空间站的重要性，主要体现在这种近地轨道长时间运行的载人航天器与其他航天器相比，因其可供多名航天员巡访、长期工作和生活，可充分发挥机动的观察测定方法，完成仪器设备所无法完成的任务。
　　以第一个空间站为例，1973年5月14日，美国在肯尼迪宇宙中心“天空实验室”。它也是人类迄今向近地轨道发射的人造天体中重量和容量最大而又最复杂的一个，到1979年7月11日，天空实验室结束其使命，坠入南印度洋时，它已在宇宙空间运行了2246天，绕地球3.4981万圈，航程达14亿多公里，收集到的照片、数据，为农学、地质学、海洋学以及其他地球科学的研究提供了宝贵的资料，由此可以看出空间实验室对推动本国科学、科技进步所产生的巨大助力。
　　中国空间站为一个空间实验室系统，是载人航天工程系统中至关重要的一环。该计划预计于2010年至2015年间进行。其组成过程中将先发射无人空间实验室，而后再用运载火箭将载人飞船送入太空，与停留在轨道上的实验室交会对接，航天员从飞船的附加段进入空间实验室，开展工作。
　　航天员的生活必需品和工作所需的材料、设备均由飞船运送，载人飞船停靠在实验室外边，作为应急救生飞船。如果实验室发生故障，可随时载航天员返回地面，航天员工作完成后，乘飞船返回。
　　中国载人空间站工程又分为空间实验室和空间站两个阶段实施——2016年前，研制并发射空间实验室，突破和掌握航天员中期驻留等空间站关键技术，开展一定规模的空间应用；2020年前后，研制并发射核心舱和实验舱，在轨组装成载人空间站，突破和掌握近地空间站组合体的建造和运营技术、近地空间长期载人飞行技术，并开展较大规模的空间应用。
　　载人空间站建成后，中国将全面实现载人航天“三步走”发展战略，进一步推动载人航天技术向更高水平发展，将为推动国家科技进步和创新发展、提升综合国力、提高民族威望做出重要贡献。
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