來源：央視新聞

在第三步中，我國(guó)將建造長(zhǎng)期有人照料的空間站，這其中“人”和“空間站”是兩項(xiàng)最基本也是最重要的因素?？臻g站要運(yùn)行，人（航天員）要工作、生活，空間站運(yùn)轉(zhuǎn)所需的燃料（推進(jìn)劑）以及人員相應(yīng)的工作、生活物資必不可少。這就需要有一個(gè)專門的運(yùn)輸工具，負(fù)責(zé)運(yùn)輸貨物補(bǔ)給并為空間站“加油”——這個(gè)重要使命就由貨運(yùn)飛船擔(dān)當(dāng)。

從我國(guó)載人航天工程起步到現(xiàn)在，經(jīng)過一次次試驗(yàn)任務(wù)，積累了多項(xiàng)能力和經(jīng)驗(yàn)，我們有了人員往返天地的工具——載人飛船；能夠?qū)崿F(xiàn)航天器間的交會(huì)對(duì)接；能夠保證航天員在太空工作一段時(shí)間（一個(gè)月左右）；甚至可以完成人員出艙活動(dòng)……所有這些都是第三步建設(shè)空間站的基礎(chǔ)。

也就是說，第一步、第二步是準(zhǔn)備，目前準(zhǔn)備工作即將完成。待天舟一號(hào)完成任務(wù)，便意味著我國(guó)具備了向在軌運(yùn)行航天器補(bǔ)給物資、補(bǔ)加推進(jìn)劑的能力，這一能力是確保未來我國(guó)空間站在軌長(zhǎng)期載人飛行的前提。未來，神舟飛船、貨運(yùn)飛船將聯(lián)合作戰(zhàn)，有效支撐起空間站建設(shè)、運(yùn)營(yíng)的天地生命線。

天舟一號(hào)進(jìn)行熱試驗(yàn)吊裝（來源：中國(guó)航天科技集團(tuán)公司第五研究院）

天舟一號(hào)多項(xiàng)任務(wù)奠定未來空間站基礎(chǔ)

“天舟一號(hào)此次任務(wù)包含了建造空間站需要突破和掌握的關(guān)鍵技術(shù)，更是未來空間站運(yùn)行的基礎(chǔ)。”航天五院天舟一號(hào)總設(shè)計(jì)師白明生列舉了三項(xiàng)極具亮點(diǎn)的任務(wù)。

第一，檢驗(yàn)“太空加油”技術(shù)。天舟一號(hào)發(fā)射進(jìn)入軌道后，將與天宮二號(hào)進(jìn)行首次對(duì)接，兩個(gè)航天器組成的組合體將進(jìn)行兩個(gè)月的在軌飛行。在此期間完成推進(jìn)劑在軌補(bǔ)加試驗(yàn)，按計(jì)劃將開展多次試驗(yàn)。

貨運(yùn)飛船的在軌推進(jìn)劑補(bǔ)加技術(shù)，即“太空加油”，將是“太空之家”能夠連續(xù)工作十年的重要保障。突破和掌握推進(jìn)劑補(bǔ)加技術(shù)，解決空間站能源供給問題，將為我國(guó)順利進(jìn)入載人空間站建設(shè)運(yùn)營(yíng)階段奠定基礎(chǔ)。

有了貨運(yùn)飛船超強(qiáng)運(yùn)輸、補(bǔ)給能力的支撐，未來，三名航天員能在“太空之家”連續(xù)工作180天，各類試驗(yàn)物資也可以源源不斷地運(yùn)抵空間站，把空間站建設(shè)成為我國(guó)在太空的新技術(shù)試驗(yàn)田。

第二，三次交會(huì)對(duì)接任務(wù)。天舟一號(hào)與天宮二號(hào)將進(jìn)行三次交會(huì)對(duì)接。第一次交會(huì)對(duì)接后將測(cè)試貨運(yùn)飛船對(duì)組合體的控制能力，第二次交會(huì)對(duì)接是從不同接口方向進(jìn)行對(duì)接。

未來空間站包括核心艙和兩個(gè)實(shí)驗(yàn)艙，與貨運(yùn)飛船形成組合體后由貨運(yùn)飛船提供主動(dòng)力，其目的主要在于盡量減少空間站動(dòng)力、能源等消耗，延長(zhǎng)空間站壽命；核心艙前后方向與垂直下方分別設(shè)有對(duì)接口，未來去往空間站執(zhí)行任務(wù)的載人飛船或貨運(yùn)飛船很可能從不同方向進(jìn)行交會(huì)對(duì)接。所以，第一次、第二次交會(huì)對(duì)接檢驗(yàn)的都是未來空間站運(yùn)營(yíng)所必須的能力。

更具看點(diǎn)的是，在最后一次交會(huì)對(duì)接中，天舟一號(hào)將采用自主快速交會(huì)對(duì)接技術(shù)。在天舟一號(hào)之前，我國(guó)掌握的交會(huì)對(duì)接技術(shù)需要耗時(shí)兩天左右時(shí)間，快速交會(huì)對(duì)接將時(shí)間控制在6個(gè)小時(shí)左右。掌握該項(xiàng)技術(shù)，有利于提高飛行器在軌飛行的可靠性，提高航天員舒適性，進(jìn)一步減輕地面跟蹤、測(cè)控工作的強(qiáng)度和難度。另外，對(duì)于未來空間站來說，一旦遇到突發(fā)事件可以快速處理，提高了應(yīng)急能力，為未來空間站提供了安全保障。

第三，以天基測(cè)控體制為主進(jìn)行飛行控制。以往，我們對(duì)航天器的跟蹤、測(cè)控以及在軌異常的及時(shí)監(jiān)測(cè)處置，主要依賴陸基測(cè)控站和海基測(cè)量船。這需要耗費(fèi)大量人力物力建造、維護(hù)地面測(cè)控站和海上測(cè)量船，研制人員奔波在各個(gè)站點(diǎn)之間開展相關(guān)試驗(yàn)，并且受到跨國(guó)、跨境等地域限制。

天舟一號(hào)貨運(yùn)飛船首次采用了以天基測(cè)控體制為主的設(shè)計(jì)原則。簡(jiǎn)單來說，就是將原本在地面或海上的測(cè)量系統(tǒng)“搬”到了天上，打破了在地面或海上的地域限制，實(shí)現(xiàn)了對(duì)航天器在軌飛行的關(guān)鍵事件的全程跟蹤，以確保對(duì)在軌異常的及時(shí)監(jiān)測(cè)處置。這項(xiàng)測(cè)控應(yīng)用有效降低了人力、物力、財(cái)力等成本，為未來與空間站通訊聯(lián)絡(luò)鋪平了道路。

中國(guó)載人空間站組建即將啟動(dòng)

我國(guó)載人航天工程“三步走”在穩(wěn)扎穩(wěn)打中循序漸進(jìn)，每一次任務(wù)都部署周密，任務(wù)之間銜接緊湊、環(huán)環(huán)相扣。如今，空間站階段的任務(wù)也已處于研制階段。

來源：新華社

航天五院黨委書記兼副院長(zhǎng)趙小津介紹，我國(guó)載人空間站組建即將正式啟動(dòng)。作為空間站構(gòu)成的本體艙段，核心艙、實(shí)驗(yàn)艙I、實(shí)驗(yàn)艙II正在緊鑼密鼓研制當(dāng)中，將與貨運(yùn)飛船、神舟飛船一同在太空建起我國(guó)第一個(gè)“太空之家”。

其中，核心艙、實(shí)驗(yàn)艙I、實(shí)驗(yàn)艙II三個(gè)艙段，每個(gè)規(guī)模為20多噸，基本構(gòu)型為T字形，核心艙居中，實(shí)驗(yàn)艙分別連接兩側(cè)。預(yù)計(jì)2022年前后建成，可運(yùn)營(yíng)10年以上?？臻g站長(zhǎng)期駐留3人，運(yùn)營(yíng)期間最多將連接一艘貨運(yùn)飛船和兩艘載人飛船，整個(gè)系統(tǒng)重量可達(dá)90余噸。在此規(guī)模基礎(chǔ)上，還將根據(jù)科學(xué)研究需要，增加新的艙段，擴(kuò)展規(guī)模和應(yīng)用能力。

航天五院的研究人員介紹，受制于火箭運(yùn)載能力等因素，不能一次性地把近百噸的空間站發(fā)射上空?？臻g站在太空的構(gòu)建采取的是“搭積木”方式，需要先單獨(dú)發(fā)射各艙段、再拼接組合，實(shí)現(xiàn)“1+1+1=1”整體性能最優(yōu)的效果。

此外，空間站的構(gòu)型不是固定不變的。隨著神舟飛船、貨運(yùn)飛船及特殊功能載荷艙的加入，空間站整體構(gòu)型會(huì)如同壘積木一樣，越來越大。支撐空間站“百變?nèi)缫弧钡年P(guān)鍵是交會(huì)對(duì)接技術(shù)、組合體控制與管理技術(shù)。

交會(huì)對(duì)接，要實(shí)現(xiàn)兩個(gè)航天器在高速運(yùn)行中毫厘不差地對(duì)接成功，難度堪比“萬(wàn)里穿針”。目前，中國(guó)是繼美國(guó)、俄羅斯之后第三個(gè)獨(dú)立掌握近地軌道交會(huì)對(duì)接技術(shù)的國(guó)家。此次，天舟一號(hào)貨運(yùn)飛船與天宮二號(hào)開展快速交會(huì)對(duì)接試驗(yàn)，將推動(dòng)我國(guó)的交會(huì)對(duì)接技術(shù)從“練好”到“練精”的躍升。

交會(huì)對(duì)接完成后，如何實(shí)現(xiàn)原本獨(dú)立航天器間的資源統(tǒng)籌，使其成為一個(gè)統(tǒng)一整體，將直接決定空間站長(zhǎng)期運(yùn)行的穩(wěn)定性和可靠性。對(duì)此，航天五院在神舟八號(hào)、九號(hào)、十號(hào)與天宮一號(hào)交會(huì)對(duì)接，神舟十一號(hào)與天宮二號(hào)交會(huì)對(duì)接等多次任務(wù)中，反復(fù)試驗(yàn)了組合體控制與管理技術(shù)。在神舟、天宮組成“天神”組合后，由“塊頭較大”的天宮接管過整體控制權(quán)，對(duì)電力、動(dòng)力、飛行狀態(tài)等進(jìn)行統(tǒng)一調(diào)度。

天舟一號(hào)貨運(yùn)與天宮二號(hào)交會(huì)對(duì)接任務(wù)中，還將進(jìn)一步驗(yàn)證“以小控大”、“以大控小”模式，運(yùn)用塊頭較小的天宮二號(hào)控制整個(gè)組合體，并檢驗(yàn)貨運(yùn)飛船短時(shí)控制組合體的能力。這一技術(shù)成果將在今后的空間站建設(shè)中應(yīng)用廣泛。

如在天舟一號(hào)停靠、接駁空間站期間，將擔(dān)當(dāng)與空間站組合運(yùn)行期間的“充電寶”功能，為空間站提供穩(wěn)定的能源輸出，減少空間站本體的能源消耗；在空間站姿態(tài)出現(xiàn)異常時(shí)，貨運(yùn)飛船可以接過組合體控制權(quán)，為航天員撤離和營(yíng)救爭(zhēng)取寶貴時(shí)間。

此外，出艙技術(shù)、在軌維修技術(shù)也將保證“太空之家”穩(wěn)定運(yùn)行。

長(zhǎng)期駐守太空的生存環(huán)境十分惡劣，需要經(jīng)歷太空環(huán)境極端溫度的考驗(yàn)，高能粒子、太空碎片撞擊等重重挑戰(zhàn)。要保證“太空之家”在10年任務(wù)期保持良好狀態(tài)，在軌維修的硬本領(lǐng)必不可少。

當(dāng)故障發(fā)生在“太空之家”外部時(shí)，必須由航天員出艙進(jìn)行維修。對(duì)此，五院在神舟七號(hào)飛船任務(wù)中，已成功試驗(yàn)驗(yàn)證了此類技術(shù)。當(dāng)故障發(fā)生在“太空之家”內(nèi)部時(shí)，維修就簡(jiǎn)單多了。航天五院技術(shù)人員對(duì)“太空之家”的供配電、熱控、數(shù)據(jù)管理等系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了高度集成化模塊設(shè)計(jì)，打造出了可快速更換的模塊單元，只需進(jìn)行“插拔式”，就能快速完成在軌維修。這在神舟十一號(hào)與天宮二號(hào)任務(wù)交會(huì)對(duì)接中也已得到驗(yàn)證，航天員和自動(dòng)化機(jī)械臂都可勝任。

進(jìn)入空間站建設(shè)階段，發(fā)射任務(wù)密集，對(duì)各類航天器需求加大，研制單位重任在肩。其中，航天五院負(fù)責(zé)抓總空間站系統(tǒng)建設(shè)，并承擔(dān)了載人飛船、貨運(yùn)飛船、核心艙、實(shí)驗(yàn)艙I等不同類型航天器的研制。

“為適應(yīng)空間站階段高密度發(fā)射的需求，我們將展開貨運(yùn)飛船平臺(tái)建設(shè)，天舟系列貨運(yùn)飛船、載人飛船都將進(jìn)入組批投產(chǎn)。同時(shí)，積極開展空間站工程航天技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域項(xiàng)目的研究與論證，促進(jìn)載人航天應(yīng)用領(lǐng)域的發(fā)展?！睆暮教煳逶貉兄迫藛T的描述中可以看出，未來空間站建設(shè)正在周密穩(wěn)步地進(jìn)行，建成后的載人空間站將成為中國(guó)空間科學(xué)和新技術(shù)研究與應(yīng)用的重要基地。

相關(guān)專家介紹，大型空間站建成后，我國(guó)載人航天事業(yè)會(huì)更加開放，有望產(chǎn)出一大批重大科學(xué)成果，突破一大批核心關(guān)鍵技術(shù)，獲得無(wú)法估量的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。

空間科學(xué)研究的應(yīng)用前景亦十分廣闊。利用空間站開展空間生物學(xué)研究，可以為培育優(yōu)良物種、探索疾病機(jī)理、研發(fā)生物藥物、改進(jìn)人類健康服務(wù)；開展微重力流體與燃燒研究，可以促進(jìn)新型清潔能源開發(fā)、改善地球環(huán)境，等等。科技進(jìn)步歸根到底要服務(wù)社會(huì)、造福人類，這正是中國(guó)建設(shè)空間站的目標(biāo)和動(dòng)力。

第二篇丨天舟一號(hào)的三次交會(huì)對(duì)接

文丨伍軒

天舟一號(hào)將與天宮二號(hào)進(jìn)行三次交會(huì)對(duì)接試驗(yàn)。這是中國(guó)載人空間站正式建設(shè)前的最后一次實(shí)戰(zhàn)機(jī)會(huì)。

為了在深空建起一座性能強(qiáng)大、穩(wěn)定可靠、經(jīng)久耐用的“太空之家”——中國(guó)載人空間站，需要把多個(gè)單獨(dú)發(fā)射的航天器在太空組合起來，實(shí)現(xiàn)1+1＞2的效果，交會(huì)對(duì)接技術(shù)是其中的關(guān)鍵。

“中國(guó)是繼美國(guó)、俄羅斯之后第三個(gè)獨(dú)立掌握近地軌道交會(huì)對(duì)接技術(shù)的國(guó)家”。神舟飛船、空間實(shí)驗(yàn)室、天舟一號(hào)的締造者——中國(guó)航天科技集團(tuán)公司第五研究院的專家介紹，從2011年到2013年，神舟八號(hào)、神舟九號(hào)、神舟十號(hào)分別與天宮一號(hào)完成了交會(huì)對(duì)接任務(wù)，系統(tǒng)驗(yàn)證了自動(dòng)交會(huì)對(duì)接、人控/手動(dòng)交會(huì)對(duì)接等關(guān)鍵支撐技術(shù)。2016年，神舟十一號(hào)與天宮二號(hào)完成交會(huì)對(duì)接任務(wù)，完成了航天員中長(zhǎng)期在軌駐留，更標(biāo)志著我國(guó)交會(huì)對(duì)接技術(shù)走向成熟應(yīng)用階段。

天舟一號(hào)將與天宮二號(hào)進(jìn)行三次交會(huì)對(duì)接試驗(yàn)。這是中國(guó)載人空間站正式建設(shè)前的最后一次實(shí)戰(zhàn)機(jī)會(huì)，將向著練就交會(huì)對(duì)接獨(dú)門絕活的更高標(biāo)準(zhǔn)發(fā)起沖擊，筑牢未來空間站建設(shè)的底氣。

第一次交會(huì)對(duì)接：耀眼陽(yáng)光下的太空之吻

天舟一號(hào)的交會(huì)對(duì)接能力，與神舟系列飛船相比，已經(jīng)有了質(zhì)的飛躍，具備了360度相位差的交會(huì)對(duì)接能力。不同于以往神舟飛船和天宮目標(biāo)飛行器在對(duì)接前要先找平，本次天舟一號(hào)、天宮二號(hào)在飛行軌道的任意相位差條件下均可實(shí)現(xiàn)完美對(duì)接。另外，天舟一號(hào)新增加了星敏感器，將確保貨船交會(huì)對(duì)接過程中姿態(tài)更加精準(zhǔn)。

航天五院天舟一號(hào)GNC主任設(shè)計(jì)師劉宗玉博士介紹，由于貨運(yùn)飛船發(fā)動(dòng)機(jī)的配置數(shù)量、推力大小和神舟飛船都不一樣，所以本次交會(huì)對(duì)接，實(shí)際上是對(duì)現(xiàn)有技術(shù)實(shí)現(xiàn)的又一次驗(yàn)證。

同時(shí)，在這次交會(huì)對(duì)接中，新研制的光學(xué)成像敏感器將首次在陽(yáng)照區(qū)開展工作。這要求敏感器等設(shè)備，在非常明亮刺眼的環(huán)境下，找到標(biāo)識(shí)目標(biāo)。這就好比人們對(duì)著陽(yáng)光看天上的景物，帶來的考驗(yàn)比之前更難。這次試驗(yàn)將有力檢驗(yàn)我國(guó)交會(huì)對(duì)接“全天時(shí)”作戰(zhàn)能力。

第二次交會(huì)對(duì)接：全自動(dòng)繞飛后的前向?qū)?/strong>

完成第一次交會(huì)對(duì)接不久，天舟一號(hào)和天宮二號(hào)將進(jìn)行“眼花繚亂”的太空芭蕾。天宮二號(hào)轉(zhuǎn)體一百八十度，天舟一號(hào)從天宮二號(hào)下方繞飛，同時(shí)轉(zhuǎn)體一百八十度，加速趕到天宮二號(hào)前方，最終從“前”向與天宮二號(hào)進(jìn)行第二次交會(huì)對(duì)接。

繞飛，是一種高難度的太空動(dòng)作，需要飛行器進(jìn)行多次變軌和姿態(tài)機(jī)動(dòng)來完成。繞飛主要應(yīng)用于空間站多個(gè)艙段組裝、或是載人飛船（貨運(yùn)飛船）已經(jīng)在某個(gè)對(duì)接口，需要騰空對(duì)接口時(shí)。本次繞飛后的前向?qū)?，就是為了確保未來航天器能從多個(gè)方向與空間站對(duì)接而進(jìn)行的演練。今后我國(guó)的空間站建設(shè)，不僅規(guī)劃了前后向?qū)?，還有垂直對(duì)接。