天宫一号，欢迎回家

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天宫一号的37398次日出日落

2018年4月2日8时15分，天宫一号再入大气层，在绚烂的焰火中，回到地球的怀抱。天宫一号，欢迎回家！

时间追溯到7年前，2011年9月29日，也是在一片焰火之中，长征二号F运载火箭将天宫一号带入了太空。出发之前，一群航天人最后一次在地面给天宫一号检查身体，并拍拍天宫一号说：“差不多两年后你就可以回家了。”天宫一号就这样在太空中不辞辛苦，在两年间迎来送往了三艘神舟飞船。两年后，地面的工作人员告诉天宫一号：“你的身体仍然非常健康，还可以继续留在太空中呢，加油！”于是，天宫一号继续努力工作着。2016年3月16日，天宫一号光荣退休，开始了太空养老生活，直到回家的这一天。就这样，天宫一号在太空中一共度过了2375天，目睹了37398次日出日落。

在了解天宫一号长寿的一生之后，我们再来看看天宫一号的身体构造。

天宫一号高10.4米，重8.5吨，主要由两个舱室组成。比较小的是保障和服务舱，这个舱室虽小却五脏俱全，包含了空间站主要的功能：有空间站的“大脑”——控制系统，“双腿”——推进系统，“肠胃”——燃料储存箱，“肺”——电池组，“血液”——水和空气的循环，以及非常重要的“手”，即飞船对接系统。

那么，另一个较大的舱室还有什么用呢？这个舱室的主要作用就是“空”！对，你没看错，主体舱就是要为航天员们提供足够的空间。天宫一号为航天员们提供了15立方米的空间，这样一来，航天员们就不用一直待在相对狭小的神舟飞船中，可以来天宫一号里闲庭信步了。这个空间也被精心布置过：“天花板”使用了蓝色，而“地面”使用了棕色，给航天员一种置身天地之间的感觉;“天花板”和“地板”上有多处“固定鞋套”，只要脚伸进去就可以站住了。

天宫一号自身不具有载人发射和返回的功能，因此航天员们想要拜访天宫一号的话，需要搭乘神舟飞船往返，而神舟飞船和天宫一号之间，需要通过交会对接来“握手”。为了确保交会对接万无一失，天宫一号的工程师们可谓下足了功夫：交会对接有雷达、可见光和激光三套工具，并拥有自动和手动两种对接方式，天宫一号最终完美地演绎了六次交会对接。

特別的太空课

在天宫一号的一生中，最吸引眼球的一刻，莫过于神舟十号和天宫一号对接后的太空授课了。这是世界上第二堂太空课程，由航天员王亚平亲自授课，把中学物理的课堂搬到了天宫一号上。这堂课一共做了五个实验，它们的共同点是，实验都在失重环境下进行。

第一个实验是太空称重。这个实验的难点在于失重状态下，无法直接通过测量重力来称重，不过牛顿第二定律在此时就派上用场了。虽然这是高中物理的内容，但是初中时我们已经学习了牛顿第二定律的一种特例，即重力G和重量m的关系，这时加速度为重力加速度g，m=G/g。推广到任意一个加速度a，再测量产生的力F，可以求出重量m=F/a。

第二个实验是太空单摆。此时小球不受重力的影响，因此不会像地面的单摆一样被重力拉回来，而是绕着摆轴转圈。

第三个实验是太空陀螺。高速旋转的陀螺会保持自旋稳定，不容易受到外界力的影响，我们骑自行车的时候也能体会到这一点。我国第一颗人造地球卫星东方红一号就采用了这一方式。如今，包括飞机、卫星在内的飞行器均利用陀螺仪的稳定性来测量飞行器的姿态，包括飞行器的“低头”“抬头”（俯仰）和“左翻滚”“右翻滚”（倾斜）。

最后两个实验与水有关，由于太空中的液体没有了重力，仅有表面张力的液体分布十分均匀，因此可以做到地面上难以实现的形状。在二维的平面上，水可以形成一张薄膜，且不易破裂，而在三维的空间中，水可以形成一个圆润的水球，这就是太空水膜和太空水球实验。

从天宫系列到未来空间站

神舟十号离开后，天宫一号进入长期无人状态，但她依然在坚守使命，不断维护空间站状态，也继续遥感观测海洋、森林和她深爱的土地。

天宫一号退休后不久，天宫二号接过了交接棒，天宫二号完成了航天员中期在轨驻留30天和货运飞船天舟一号的“太空快递”等两项重要实验，这标志着我国具有长期维护和驻留空间站的能力，原计划由天宫三号完成的目标，已经提前完成。

因为有了天宫系列打下的基石，未来的大型空间站也在紧锣密鼓地设计和建造中。这个空间站初步将由一个核心舱、两个实验舱和一个节点舱构成“T”字形架构，核心舱和节点舱的外部对接口，可以对接神舟载人飞船或天舟货运飞船。之后的空间站将进一步枝繁叶茂，最特别的是空间站附近还会有一台太空天文望远镜伴飞，即空间站的光学舱。这台太空望远镜的火眼金睛可以和著名的哈勃望远镜媲美，并且视野要比哈勃广阔300倍。

天宫一号最终吻向了她挚爱的那条地平线，故事的结局并不重要，每个航天器都会有告别的那一天，而我们最好不要让那结局，夺走了故事的光芒。