在九霄之上造个“家”——中国空间站

本刊综合

图/ 新华社

考考你们，中国空间站的名字叫什么？

没错，就是“天宫”。它不同于天宫一号目标飞行器、天宫二号空间实验室，是在太空中建的一个“家”。

建造“家”可不是一朝一夕的事情，需要时间，还有物力、人力等。而且，在太空中“盖房子”不同于在地球上“盖房子”，需要事先把一个个舱体和其他部件都做好，送上天后进行组装，就像“搭积木”一样。

准备工作完成后，在今年4 月29 日11 时22 分，从文昌航天发射场出发，长征五号B 运载火箭以万钧之力将中国空间站“第一块积木”——天和核心舱成功送入太空。这意味着中国空间站在轨组装建造全面展开。

5 月29 日20 时55 分，天 舟 二号货运飞船发射升空，并在约8 个小时后与天和核心舱完成快速交会对接，将“太空快递”安全送达。

6 月17 日9 时22 分，聂海胜、刘伯明、汤洪波乘坐的神舟十二号载人飞船由长征二号F 遥十二运载火箭发射升空。同日18 时48 分，聂海胜、刘伯明、汤洪波这3 名航天员先后进入天和核心舱，成为中国空间站的首批“入住”人员。

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中国空间站的建造工作持续进行。对于这个在太空中的“家”，你们是不是有很多疑问呢？这个特殊的“家”长啥样？用于搭建“家”的“积木”有什么特点？天舟二号货运飞船送了哪些东西？……接下来，小编带你们一起来了解，将心中的问号“拉直”！

四问“天宫”

如果神舟飞船是一辆轿车，“天宫一号”和“天宫二号”就相当于一室一厅的房子，那中国空间站就是三室两厅的房子，还带储藏间，算是“豪宅”了。

知识卡片：

空间站是一种在近地轨道长时间运行、可满足航天员长期在轨生活和工作以及地面航天员寻访的载人航天器，代表了当今航天领域最全面、最复杂、最先进和最综合的科学技术成果。

一问：为什么要建中国空间站

空间站长期“飞”在天上，处于失重状态，工业、医学、材料等领域的许多技术在失重环境下能更好地实现。

向下，空间站可对地侦察、观测气象、提供通信服务；向上，可进行天文观测，作为未来去往月球、火星的中转站、补给站。更重要的是，它能为空间科学研究提供长期稳定的平台，为人类在太空生活积累丰富的经验。

二问：具体位置在哪里

盖房子选址很重要，在太空中盖房子更是如此，不能随意。

中国空间站和其他空间站、太空实验室一样，都在距地面400 千米左右的近地轨道上运行。这可不是因为它们喜欢“扎堆”凑热闹。如果飞得太低，大气阻力会使飞行器越飞越慢，在地球引力的拉扯下越飞越低，得消耗更多燃料再把它推高；如果飞得太高，人员往返、物资补给的难度会加大，而且在640 千米以外会遇上包围地球的范艾伦辐射带，高能辐射会对人体造成巨大伤害。

中国空间站的轨道倾角为42°，它这样斜着绕地球转，可以扩大地表观测范围，不会因为在低轨道飞行而“视线受阻”。

三问：构造是什么样的

建成后的中国空间站将由一个核心舱和两个实验舱组成，整体呈T 字构型。天和核心舱居中，“问天”实验舱和“梦天”实验舱分别连接于两侧。

天和核心舱由节点舱、生活控制舱和资源舱组成。节点舱是空间站的联系枢纽，有2 个对接口和2 个停泊口，对接口能够对接停靠载人飞船、货运飞船及其他飞行器，停泊口可用来停靠两个实验舱。

中国空间站示意图（图/ 中国国家航天局）

“问天”实验舱和“梦天”实验舱的主要任务是开展舱内和舱外空间科学实验和技术试验，也是航天员的工作、生活场所和应急避难场所。

2024 年，我国将发射“巡天”号光学舱，它装有口径达2 米的光学望远镜，分辨率与哈勃望远镜相当，约为0.15 角秒，但视场是哈勃望远镜的300 多倍。

有趣的是，“巡天”号光学舱平时不与空间站主体连接在一起，而是独自飞行，飞行的轨道与空间站一致，可看作“伴飞”。需要燃料补给和设备维修时，“巡天”号光学舱可与空间站对接，进行推进剂补加和设备维修维护，提高自身寿命和工作性能。

四问：什么时候建成

中国空间站的建造分空间站关键技术验证和空间站建造两个阶段实施，两个阶段各规划了6 次飞行任务。预计到2022 年底，中国空间站将完成在轨建造，转入后续的应用和发展阶段。

中国空间站最大可建成180 吨级的超大型组合体，最多容纳6 名航天员同时居住，设计寿命不少于10 年，并能通过维护和维修延长使用寿命。

天和核心舱作用大

天和核心舱好比中国空间站建造的第一块积木,也是最重要的一块积木。它成功进驻太空，为中国空间站的“太空施工”交出了完美的第一棒。

天和核心舱发射质量为22.5 吨，全长16.6 米，竖立起来比5 层楼还要高，最大直径为4.2 米，比高铁的车厢还要宽，可供3 名航天员长期在轨驻留，是我国目前研制的最大航天器。

天和核心舱内图（图/ 人民日报）

中国空间站的母港

天和核心舱可以说是中国空间站的母港。它一共有5 个地方可以与其他航天器对接，第一个是后方的对接口，负责停放货运飞船，并接受货运飞船补加的推进剂。其他四个在前方，两个是核心舱与“问天”实验舱和“梦天”实验舱的永久停泊位，两个可以停放神舟飞船和其他来访航天器，航天员出舱口也在这里。

灵巧的运动中枢

天和核心舱是中国空间站的运动中枢。中国空间站的组装建造过程是一个很复杂的过程，要进行大量对接、安装、变轨、分离等操作，而这些操作都需要天和核心舱上的机械臂作为辅助。

知识卡片：

机械臂工作时最长长度为10 多米，具有7 个自由度，不但可以在太空中抓取物体，而且可实现舱体爬行功能，以一种类似蠕虫的运动方式移动到空间站的许多地方，进而在更大范围触达空间站各舱体外表面。

同时，航天员在太空中的工作不仅仅是在舱内做实验，还需要定期对舱外的设备进行维护和维修。通过机械臂的爬行，航天员可到达空间站的任何角落，届时，他们将站在机械臂上，在太空中来去自如。

充当“大脑”

天和核心舱是中国空间站的大脑。

天和核心舱入轨后，会与北斗导航系统和天链卫星系统在太空中构成中国空间网络体系，我们可以理解为咱们上网的宽带，其水平已超越国际空间站当前水平。

主要能量来自两片太阳翼

天和核心舱首次采用大面积可展收柔性太阳翼，这是我国首次将柔性太阳翼作为航天器的能量来源。

柔性太阳翼由碳化硅增强铝基复合材料制成，具有重量轻、耐磨性好、热膨胀系数小、导热系数大等特点。它全部收拢后只有一本书那么厚，仅为刚性太阳翼厚度的1/15。而且，双翼展开面积可达134 平方米，功率重量比高，单翼即可为空间站提供9 千瓦时的电能，在满足舱内所有设备正常运转的同时，完全可以保证航天员在空间站中正常生活。

舱内设施齐全

天和核心舱是航天员长期驻留的主要活动场所，供航天员工作、生活的空间达到了50 立方米。

密封舱内设施齐全，配置了工作区、睡眠区、卫生区、就餐区、医监医保区和锻炼区六个区域，其中就餐区配备食品加热、冷藏、饮水设备和可收放餐桌，方便航天员就餐，锻炼区配备太空跑台、太空自行车，为航天员在轨锻炼提供条件。此外，还配有手机、天地视频通话设备等，可实现空间站与地面的双向视频通话和收发电子邮件。

在载人环境控制方面，天和核心舱配置了再生式生命保障系统，能够实现舱内氧气再生、二氧化碳等人体代谢产物的处理和有害气体的去除，并实现水资源的循环利用。

“快递小哥”有大智慧

太空“快递小哥”——天舟二号货运飞船并不是世界上最大的货运飞船，但装的物资却达到了6.8 吨，占整个货船重量的一半以上，载货比超过50%。

它到底运送了什么东西？它是如何将“快递”安全送达中国空间站的呢？

5 月29 日20 时55 分，搭载天舟二号货运飞船的长征七号遥三运载火箭在我国文昌航天发射场成功发射（郭文彬 摄）

货物装载合理

天舟二号货运飞船采用两舱构型，由全密封货物舱和推进舱组成，总长10.6 米，最大直径为3.35 米，最大起飞重量为13.5 吨。

为了充分利用装载空间，天舟二号货运飞船舱内结构特殊，利用蜂窝板形成了一个又一个货格，每个货格可以装载多种规格的货包。

天舟二号货运飞船还配置了一套信息管理系统。每件货物根据用途都会被贴上一个标签，使用者用手机对着标签就可以进行信息识别，类似于微信的“扫一扫”。这个标签本身还具备无线射频识别功能，使用RFID 专用设备可以对一定范围一定区域内的货物进行识别，智能定位后，航天员就可以更便捷地查找、取用货物。

天舟二号货运飞船与天和核心舱交会对接模拟图（图/中国航天科技集团五院）

送得快

以往飞船的交会对接从发射到具备交会对接条件需要两三天时间，且在交会对接时需要人工参与。这次天舟二号货运飞船与天和核心舱对接采用全相位全自主交会对接方案，不仅可以快速对接，还无需地面干预。

天舟二号货运飞船的快速交互对接系统已经提前安排好入轨后的动作时序，节省了指令在天地间传达的时间，也免去了地面临时注入程序的流程。从地面“发货”到顺利“签收”仅耗时约8 个小时，实现了空间站任务物资运输快速补给。

带了啥宝贝

天舟二号货运飞船携带了多人多天的生活物资，包括氧气、食物和出舱航天服，以及大量推进剂和空间站实验设备、实验资料等，其中有一些特别的物品哦。

有滋有味的“外卖”：不乏传统的中式菜品，如鱼香肉丝、宫保鸡丁等。太空中的食品不仅有主副之分，还讲究荤素搭配。

舱外航天服：舱外航天服质量为100 多千克，共分为6 层，具有防辐射、防高低温、压力调整等作用，还配有生命保障系统，将航天器的很多功能“浓缩其中”。

“太空按摩仪”：主要用于对航天员进行电脉冲刺激，协助航天员进行肌肉疲劳恢复和肌肉力量训练，防止肌肉萎缩。

隔热保温的“太空冰箱”：可以保护天舟二号货运飞船里重要的医疗检测和保障物资。

不只是送货

不仅能送货，天舟二号货运飞船还会给中国空间站“加油”——补加推进剂，给中国空间站充电。

天舟二号货运飞船有自己独立的能源系统，可以实现能源自给自足。靠泊中国空间站期间，它和中国空间站之间可以互相输送补充电能资源——靠泊期间的天舟二号货运飞船处于休眠状态，自身能源需求小，富余出来的电能可以输送到中国空间站，为航天员活动提供保障，同时支撑一些电能消耗较大的科学实验。

除此之外，天舟二号货运飞船会为后续任务“探路”，进行一系列技术验证。

3名航天员“入住”天和核心舱

时隔近5 年，太空再次迎来中国航天员。今年6 月17 日，聂海胜、刘伯明、汤洪波进入天和核心舱，成为中国空间站的首批“入住”人员，进行为期3 个月的在轨驻留工作。

7 月4 日14 时57 分，经过约7 小时的出舱活动，神舟十二号航天员乘组密切协同，圆满完成了出舱活动期间全部既定任务。

神舟十二号飞行任务乘组：聂海胜（中）、刘伯明（右）、汤洪波（左）（图/新华社 徐部 摄）

乘组人员“新老搭配”

这次进驻天和核心舱的飞行乘组由航天员聂海胜、刘伯明和汤洪波三人组成，聂海胜担任指令长。

作为一名经验丰富的航天员，聂海胜此前曾参加过神舟六号、神舟十号载人飞行任务。航天员刘伯明参加过神舟七号载人飞行任务，航天员汤洪波是首次参加飞行任务。

航天员进驻天和核心舱执行天地同步作息制度进行工作、生活。驻留3 个月后，他们搭乘飞船返回舱返回东风着陆场。

通过了几道门

神舟十二号载人飞船与天和核心舱实现自主快速交会对接后，航天员聂海胜、刘伯明、汤洪波首先打开神舟十二号载人飞船返回舱的舱门，来到轨道舱。这时，轨道舱的前端和天和核心舱前端圆形的节点舱之间的对接机构形成一个直径80 厘米、长约1 米的通道。航天员通过这个通道进入天和核心舱。

想要打开轨道舱的前舱门，航天员必须首先调整舱门两侧的气压，使飞行器舱内压力达到平衡，这样才方便进入对接通道。进入对接通道后，航天员要打开节点舱的前舱门，这道门可不是随随便便就能打开的。据介绍，打开这道门需要一把专用的“钥匙”，这把“钥匙”有一个比较大的手柄，能够减小开门的难度，漂浮在对接通道里的航天员用力将“钥匙”旋转两圈半，之后将门推开，进入节点舱。最后，航天员还需要打开节点舱的后舱门，也就是“双向承压舱门”，正式进入天和核心舱。

肩负四大任务

聂海胜、刘伯明和汤洪波去中国空间站可不是去玩的，而是需要完成四个方面的工作。

开展核心舱组合体的日常管理，包括天和核心舱在轨测试、再生生保系统验证、机械臂测试与操作训练，以及物资与废弃物管理等。

开展出舱活动及舱外作业，包括舱外服在轨转移、组装、测试，进行两次出舱活动，开展舱外工具箱的组装、全景摄像机抬升和扩展泵组的安装等工作。

开展空间科学实验和技术试验，进行空间应用任务实验设备的组装和测试，按程序开展空间应用、航天医学领域等实（试）验，以及有关科普教育活动。

进行自身的健康管理，按计划开展日常的生活照料、身体锻炼，定期监测、维持与评估自身健康状态。

太空生活是什么样的

在“太空家园”里，3 名航天员实现了睡觉自由、洗澡自由，还能和家人聊天。

每个人都有独立的卧室，能体验全屋智能家居，根据个人需求调节舱内的照明环境、睡眠模式、工作模式、运动模式……

虽然不能享受和地球上一样的淋浴和泡澡，但每个人都能够在一个“包裹式淋浴间”里手持喷枪把自己擦拭干净。

中国空间站内配备120 余种营养均衡、口感好、保质期长的航天食品，可任意选择。进行日常锻炼，航天员可选择太空自行车、太空跑台等。

“太空之家”的建造工作还在继续。

建造中国空间站是我国探索近地空间的一个壮举。中国空间站建成后，既是航天员的“太空之家”，又是科学研究的“太空实验室”。

而对于无止境的太空探索来说，中国空间站建造工作只是未来征程中的一个新起点。向着更美好的未来，继续奔跑，继续追梦，我们一定能够探寻到更多的宇宙奥秘，开创新的辉煌。