在剛剛過去的2009年的春節(jié)文藝晚會上，給人印象最為深刻的節(jié)目之一莫過于我國自主研發(fā)的“天宮一號”飛行器模型閃亮登場。隨著我國航天技術水平的不斷提高，太空空間站也逐漸揭開了神秘面紗。
“天宮一號”目標飛行器設計重量為8噸。
根據(jù)規(guī)劃，中國將在2010年發(fā)射。“天宮一號”實際上是空間實驗室的實驗版。之后，我國將發(fā)射神舟八號。“神八”是一艘無人的神舟飛船，與“天宮一號”進行無人自動對接試驗。2015年前，我國將再陸續(xù)發(fā)射“天宮二號”、“天宮三號”兩個空間實驗室。
中國為什么要耗費大量的人力和財力建造自己的空間站？對這個問題，北京大學地球與空間學院焦維新教授告訴《北京科技報》：“造船是為了建立空間站，建站是為了科學實驗，這就是我國自主建立‘天宮一號’空間站的原因。”飛船在太空飛行一般是在一周左右，它所能進行的科學實驗無論是從內(nèi)容還是時間上都是有限的。只有空間站可以長時間的在太空中運行。這樣，我們就可以做各式各樣的科學實驗，還有進行太空產(chǎn)品的開發(fā)研制。”
中國工程院院士張履謙表示，空間站是航天事業(yè)發(fā)展的一個必然趨勢，它代表了一個國家的航天國力。如果我們現(xiàn)在不去掌握這項技術，等到需要使用空間站時再來建造就會落后了。
“‘天宮一號’建成后，可以用來進行科學實驗、生產(chǎn)、太空觀測、偵察、在太空中儲備物質(zhì)等多種用途。在對地觀測方面，當?shù)厍蛏习l(fā)生地震、海嘯或火山噴發(fā)等事件時，空間站上的航天員可以及時調(diào)整遙感器的各種參數(shù)，以獲得最佳觀測效果。”
除此而外，中國科學技術大學地球和空間科學系胡友秋教授認為，“天宮一號”的建立可以為我國帶來很大的經(jīng)濟價值。比如在太空育種方面，就可以培育出很多各種各樣的蔬菜，對農(nóng)業(yè)會有很大的好處；在工業(yè)方面，還可以制造出在地球上制造不出來的材料；另外，還有導航，比如GPRS定位可以大大方便人們的出行，但是如果不借助空間站就無法實施。
張履謙院士告訴《北京科技報》，太空空間站的建立，簡單來說，就是通過各個宇宙飛船的組裝對接而成的。“天宮一號”也是如此，我國在未來計劃要發(fā)送神州八號、神州九號、神州十號，然后把這三個飛船與“天宮一號”進行組裝對接，這就形成了一個小型空間站。而要想實現(xiàn)飛船的對接，首先就需要有大型的火箭能夠把重量很大的飛行器發(fā)送到太空中，還有就是需要具備人們長期在空間站生活的設施，以及解決火箭對接的問題。
焦維新告訴記者，空間站就像是一座空間大廈，是在太空軌道上逐步組裝起來。當各種部件在地面上設計完成以后，借助大型的運輸工具，也就是能夠進行大運載的火箭把大的部件送入到太空，這是地面研制技術。還有組裝技術，包括比較實用的機器手，因為大的部件是無法靠人使用的，需要使用機器手。
焦維新說，建設“天宮一號”空間站最關鍵的部分就是“空間交會對接”技術。兩個或兩個以上的航天器通過軌道參數(shù)的協(xié)調(diào)，在同一時間到達太空同一位置的過程稱為交會。對接是在交會的基礎上，通過專門的對接機構將兩個航天器連接成一個整體。實現(xiàn)兩個航天器在太空交會對接的系統(tǒng)，稱為交會對接系統(tǒng)。
焦維新說：“我國現(xiàn)在還沒有實現(xiàn)飛船的空間交會對接功能。‘神八’、‘神九’宇宙飛船正在進行這方面的實驗。而我國的空間交會對接技術也是一個逐漸完善的過程。不僅是一次對接，還需要二次對接。在對接時，需要兩個航天器的軸線在同一條直線上，并且相對速度要接近0。這個難度是非常大的，因為兩個航天器的速度都很快。就像是地面的兩輛急速飛馳的跑車，要讓它們的距離必須一直保持在1米左右，這是非常不容易做到的。”
焦維新告訴記者：“國際空間站的構造屬于橫架式結構，也就是說在距離大氣層300-400公里以外的空間上有一個大梁，在這個大梁的有些地方可以接太陽能帆板，在一些地方建造各種實驗艙。”“天宮一號”也是選擇在距離大氣層300-400公里以外建立。
我國目前研制的“天宮一號”采用的是兩艙結構，分別為實驗艙和資源艙。實驗艙可保證艙壓、溫濕度、氣體成分等航天員的生存條件，用于航天員駐留期間在軌工作和生活，密封的后錐段安裝再生生保等設備。實驗艙前端安裝一個對接機構，以及交會對接測量和通信設備，用于支持與飛船實現(xiàn)交會對接。資源艙為軌道機動提供動力，為飛行提供能源。
目前，“天宮一號”雖還處于研制階段，但張履謙院士表示，總體說來，“天宮一號”里的配套設施一般必須包括氧氣呼吸裝置，廢氣吸收裝置，防止空間的輻射照射裝置以及宇航員長期生活具備的各種條件。其中產(chǎn)生動力的推力艙、生活艙、實驗、接口等都是空間站上比較重要的裝置。
若要在“天宮一號”里工作和生活，還要考慮應對各種緊急突發(fā)事件的發(fā)生。其中包括氧氣裝置故障，或控制陀螺失靈，甚至連廁所不能用都能稱為是大問題。所以在建造時需要考慮到各種緊急應急措施。像國際空間站，一直都有個聯(lián)盟號飛船在為它保駕護航，如果空間站出現(xiàn)問題，它可以進行維修，還可以接宇航員回到地球。航天飛機的拉動力系統(tǒng)可以定期為空間站加速，使空間站一直在自己的軌道內(nèi)運行。如果氧氣裝置出現(xiàn)了問題，還可以運用制氧的原料自己制氧。
“‘天宮一號’只是我國空間站建設的起步，今后我們會慢慢建設大型的空間實驗站，預計大體要花上一二十年的時間，等到2020年預計我國的空間站就可以逐步完成了。”張履謙說到。
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