2020，太空看中国

2018年珠海航展最大的明星，要数力压歼20完美超机动表演的歼10B。但如果说馆内最受欢迎的展品，一定非空间站核心舱1：1实物模型莫属。这台工艺验证舱，代表了中国空间站工程首次对公众开放。站在核心舱前，抬眼望去，一个出舱的航天员正挥舞着国旗，我的脑海中闪现了好多故事。

中国载人航天工程启动于上世纪90年代初，那时候，16个国家参与的“国际空间站”正建设得如火如荼，但，他们拒绝中国的加入。现如今，“国际空间站”上一共有59个国家共同参与了实验应用，但，没有中国。中国人想在太空做实验，只有一条路，那就是靠自己。

中国空间站副总设计师朱光辰说：“我是1995年加入这个团队的。从中国人提出自己的空間站计划的第一天起，我和团队就做好了开天辟地的准备。”“开天辟地”这个词用的，不为过。多个国家共同完成的国际空间站，即使是在有美国、俄罗斯具备空间站研制能力的航天大国的参与下，仍然困难重重。而中国的空间站，要靠我们一个国家，一个没有做过空间站的国家独立完成。遇到的困难可想而知，科研人员的压力更是前所未有的。记者问：难吗？他们是这么回答的：“有机会把自己的专长，把自己的事业跟国家的重大工程结合在一起，有机会向世界展示中国人民的决心意志和力量。为此而奋斗，太幸福了。”

曾见“曙光”

实际上，上世纪90年代并不是我们第一次挑战如此难度的国家工程。1967年，当时的七机部八院就开始拟订中国第一艘宇宙飞船的设想和方案。1968年1月8日，“651”筹备处的501总体部召开了第一艘载人飞船总体方案设想论证会，并建议把第一艘飞船命名为“曙光”1号。升空时间设定为1973年。考虑到苏联美国飞船已经上天了，苏联飞船上天的是小狗，美国是猴子，中国的原则是不再考虑生物上天，应该起步高一点.所以第一步就上宇航员。谁都想着自己的租国能够早日强大起来，如果第一颗东方红卫星重达苏美法日第一颗卫星的总和，那第一艘“曙光”1号宇宙飞船也能够多载几名航天员，超过外国人。于是我们计划上5名航天员。这是一个美苏都没敢尝试的人数。两年多后的1971年，苏联在发射飞船时，为了超过美国飞船载人的数量，在本应乘坐两名宇航员的舱内挤进了3个人，因为空间狭小，只能把航天服都舍弃了，结果返回时出现事故，3名宇航员全部死亡。高涨的热情总是会在现实面前冷静下来。

“曙光”1号的暂停有一个很偶然的因素。1971年9月13日夜晚，林彪一家调用空军的一架三叉戟仓皇出逃，摔死在蒙古的温都尔汗。调查中空军成了“重灾区”，包括宇航员训练在内的许多工作全部中断。紧接着，空军宣布宇航训练筹备组解散。

当然也有必然原因。几十年后曾经担任神舟飞船副总指挥的刘济生说，他那时也参加了“曙光”1号飞船的论证工作。搞载人航天，要花很多很多的钱。而那时，国家没有那么多经费支持和发展载人航天事业。当时有人说，与其搞飞船，还不如把钱花在建水电站、化肥厂上，更有实际效果。所以，搞还是不搞，争论不小。情况反映到上头，最后还是毛主席拍板叫停，说力量不足，经费不够，宇航员这事先暂停一下，先把地球上的事搞好，地球外的事往后放放。后来.周恩来专门就中国载人航天的发展讲了几条原则，总的意思是说，我们不与苏美搞太空竞赛，要搞国家建设急需的应用卫星。就这样，到1972年，“曙光”1号载人飞船工程的研制开始减缓下来，到了70年代末，就整个停下来了，主要保留了核心技术的跟踪、研究和开发。

“曙光”1号培养了大量的科技人员，老专家、设计队伍都是搞飞船的，那一段试图通往天上的秘密历程，为后来的载人飞船及空间站的研究与建设铺了路。新时代的中国载人航天，三步走，步伐越来越快。为了送第一个航天员杨利伟进入太空，花了整整11年时间。2008年，航天员翟志刚迈出了中国人出舱活动的第一步。2016年，景海鹏、陈冬伴随天宫二号，在太空整整遨游33天，再到2017中国第一艘货运飞船“天舟”一号顺利升空，中国载人航天工程突破了一系列关键技术，当载人、货运、太空行走、在轨生存等难关都一一攻克后，中国航天做好了迎接空间站时代的准备。

空间站核心舱

珠海航展展馆内“天和”号空间站核心舱，不论什么时候去都被里三层外三层的人群围得水泄不通。以至于中国航天科技所在7号馆不得不不定时限流。虽然十分遗憾，记者没能登上核心舱内部看看，但在外面转了多圈后，还是有些收获可以限读者们分享。核心舱轴向长度16.6米，核心舱包括节点舱、生活控制舱（分为大柱段和小柱段）和资源舱三部分（下图由前至后），大柱段直径4.2米，是航天员的工作区域，小柱段直径2.8米，是航天员的休息区域。核心舱是整个空间站的核心同时也是基本组成，外部留有3个对接口和2个停泊口。对接口用于载人飞船、货运飞船及其他飞行器访问空间站，停泊口用于两个实验舱与核心舱组装形成空间站组合体，另有一个出舱口供航天员出舱活动。未来空间站建成后，核心舱统一控制和管理空间站组合体。

由于空间站是长期有人参与的空间结构。而在太空中，舱体更将面临失重、辐射和各种意想不到的挑战，连再平常不过的太阳光也成了工程的阻力。为了攻克技术难关，空间站要进行大量实验。据了解，仅核心舱就布了300多个传感器，测量900多路信号，目的就是为了测试这个22吨的一个大家伙，在发射过程当中到底能够承受多大的载荷。

在太空搭积木

如果悦“天宫”1号和“天宫”2号相当于一室一厅的小户型，未来的中国空间站相当于三室一厅的大户型，还带储藏问。建成后的中国空间站将包括核心舱实验舱Ⅰ相实验舱Ⅱ，通过交会对接和舱体转位组装构成空间站基本构型。运行轨道为频角42°～43°，高度340千米～450千米的近圆轨道。建造期间，航天员乘组采用间断方式访问空间站;建造完成后，采用乘组轮换方式，实現航天员长期连续在轨生活和工作，轮换时最大可达6人。配置舱外机械臂等设备，协同航天员完成舱外建造、维护维修，以及舱外载荷操作任务。空间站核心舱和两个实验舱均由“长征”5号B运载火箭在海南发射场发射。

分别发射升空后，如何组合呢？空间站三舱基本构型采用对接和转位的方式完成建造。首先，实验舱对接于核心舱节点舱的轴向端口，然后通过舱段转位操作，将其转移到节点舱Ⅱ、Ⅵ象限，与节点舱刚性连接，构成三舱基本构型。实验舱Ⅰ和Ⅱ配置交会测量设备、主动式对接机构和转位机构。核心舱节点舱配置被动式对接机构和供舱段转位用的基座，转位过程包括舱段分离、转位、再对接3个过程。实验舱转位主要采用转位机构实现，也可由机械臂操作完成。机械臂实际上在2016年，随航天员景海鹏、陈冬一起同“天宫”2号升空过，也是世界上首次在太空中由航天员直接控制机械臂。核心舱配置大型机械臂1个，实验舱配置小型机械臂1个。两个机械臂可独立或协同工作，也可组合为一个机械臀、扩大作业范围。机械臂可完成舱段捕获、转移、设备安装、维修、更换、载荷操作、航天员辅助转移及舱外状态监视等任务。

在没有类似航天飞机的大型运输工具情况下，利用舱段交会对接和平面转位方式完成积木加局部桁架混合构型大型空间站的组装建造，在货运飞船、航天员和机械臂支持下，完成类似国际空间站的复杂舱外建造和操作活动。我国空间站总体构型和建造模式区别于“和平号”空间站和“国际空间站”。

“国际空间站”采取“边建造，边应用”的模式，其有效载荷（科技研究试验设备与备件、消耗品等）不像早期单舱空间站那样，在发射前就全部安装到位，而是随着建造的进展，逐步运来，逐步安装的。这一过程长达十几年，空间站建成后，工作寿命预计为15年。在将近30年漫长朗间，空间应用的项目与要求不可能原封不动，势必会与时俱进.更新换代.增加新的科研设备与科研器材。空间站的容积有限。一般的大型设备安装好以后不可能再拆除。新增添的设备与已安装的设备之间如何合理分布，协调配置是个问题。随着时间的推移，空间站的储藏室或库房里堆积起各种用过的或废弃的设备和器材，形同垃圾，既不允许抛入太空产生空间碎片也没有必要和能力将它们带回地面。据“和平”号空间站的航天员回忆，站上由于大量的设备、器材无序地堆积在一起，有时为了寻找一件急用的设备或器材。需花费很大的精力和时间。我国的空间站以实验柜形式建立的在密封舱内的专业精密科学实验室，通过更换实验单元或样品，可开展系列化的空间科学实验。

未来，还考虑了空间站的拓展性。在现有三舱构型基础上，预留机电热等扩展接口，具有对接新舱段的能力。空间站可接纳符合我国空间站标准的他国航天器访问，也可在航天员和机械臂协同配合下，在空间站上安装舱外实验平台或实验设备。舱段扩展，需要发射一个带有节点舱的新舱段。例如，再对接一个核心舱形成四舱结构，既可以满足扩展需求，又可以增强空间站关键系统的备份能力，同时不必专门研制新的舱段。在四舱扩展构型的基础上，利用增加的对接口，可进行舱段扩展，增加新的舱段。

空间站能源扩展的一个优先方案是将核心舱太阳电池帆板转移安装在实验舱Ⅰ和Ⅱ尾部桁架上，沿实验舱轴向方向展开。该方案优点是可以将空间站资源有效重组利用，无其它形式能源扩展带来的上行运输需求。能源的进一步扩展应与舱段扩展统筹考虑，分步实施。核心舱、实验舱Ⅰ和Ⅱ预留舱外实验平台、载荷挂点及接口，用于运营阶段扩展舱外实验能力。如此，空间站最大可增加1个核心舱、2个科学实验舱、4个大型舱外暴露实验平台，并可在舱外外挂大型实验载荷。扩展后的最大规模可达180吨，长期乘员人数3～6八。

空间站试验

如果每个航天员每年需由地面送去658千克食品、209千克服装和其它个人用品，而当今运送1千克物品到空间站的费用为2.2万美元。由此可见，“养”一个空间站估计每年需10亿美元。那么，问题来了，养空间站，干什么？

干在地球上干不了的事。“造船必建站.建站为应用”。这是载人航天发展的一股规律。空间站应用是建造空间站的出发点和落脚点。由于国际空间站计划运行至2024年，因此我国空间站可能成为21世纪20年代中后期国际上唯一的大规模应用的载人空间站，因此国际科学界翘首以盼。

医学与生物学研究，是空间站应用的重点。在目前在轨运行的“国际空间站”上，俄罗斯实验舱和美国实验舱的应用项目中，医学与生物研究分别占总实验的43%和32%。除了国际上惯常的生物、医药、物理等科学实验外，我国空间站还有一个限老百姓直接相关的工作任务，就是将依托全国优势科研机构，建设开放性的空、司科学平台，开展科学研究、科学普及和教育活动，积极扩大公众参与，为提高全民科学素养做贡献。

《航空知识》与空间站做着相同的工作，想想就觉得自己也高大上了许多。也许2020年，在地表以上400千米的空间，将会有且仅有中国一家的空间站在轨运行。到时也许还会有争论，为什么要建、要养如此庞然大物？眼光放长远些.也许心里会好受些。宇宙的拓荒，我们才开始第一步呢。

责任编辑：武瑾媛