中國空間站正進行方案論證

隨著天宮一號于29日21時16分發射升空，中國向空間站時代邁出了堅實的一步。這是長征系列運載火箭的第147次飛行，也是中國載人航天工程實施以來的第8次發射。距發射架1.5公里的廠房里，神舟八號與長征二號F火箭已在測試。11月初，神舟八號將在同一發射架上升空，在太空中與天宮一號交會對接——這將使中國成為世界上第三個掌握空間交會對接技術的國家。

　　與美、俄最初采用兩艘飛船開展交會對接試驗不同，中國全新研制了天宮一號作為交會對接的目標飛行器。“它的在軌壽命為兩年，其間可以與飛船多次交會對接。”中國載人航天工程總設計師周建平說，“這可以減少發射次數，更經濟。”
　　這次天宮一號交會對接技術的特點是什么，面臨哪些風險和挑戰，中國載人航天未來遠景如何？周建平娓娓道來。
　　挑戰
　　每秒飛行7.7千米對接困難
　　航天器空間交會對接飛行在工程上實現絕非易事。國外的成熟技術從來不賣給中國，我們只能從零開始。周建平說，這給從未涉足這一領域的中國航天人提出了三大挑戰。
　　第一個挑戰是測量。由天鏈一號衛星、國內外16個陸基測控站以及3艘遠望號測量船組成的測控通信網，具備對飛船和天宮一號的準確測定軌和軌道預報能力。當兩個航天器相距只有數十公里時，測控網無法對它們的相對位置提供更精確支持，需航天器之間互相配合，逐步接近。雖采用當今世界最先進的微波雷達、激光雷達、圖像測量等技術，但地面無法完全模擬太空環境，所以能否有效成功還要通過這次試驗來驗證。
　　第二個挑戰是控制。首先是控制精度，飛船必須在兩個飛行器相接觸前，將與目標飛行器的橫向偏差控制到若干厘米的范圍。其次，送入太空的每一公斤甚至每一克重量，都是精打細算、十分珍貴的。如何消耗最少的推進劑完成交會對接，也是對控制策略和方法的重大考驗。
　　第三個挑戰是對接。經過復雜的測量和控制過程后，兩個航天器越挨越近。航天器上的捕獲機構像鉤子一樣，實現兩個飛行器的捕獲。此后，緩沖、拉緊、鎖緊這一系列動作必須一氣呵成。稍有閃失，每秒7.7千米高速飛行的航天器就可能會釀成重大事故。
　　優勢
　　對接試驗成本比美俄更低
　　“中國空間交會對接技術的方案，充分體現中國載人航天工程一貫的優勢和特色。”周建平說，“美國和俄羅斯當年一次試驗只解決一個問題，而我們這次飛行試驗除主要任務交會對接外，還可達到3個目標。”相比美、俄每次都需要發射兩艘飛船進行一次對接，我國一個目標飛行器與3艘飛船先后對接的“1＋N”模式，減少了2次發射，顯著降低了成本。
　　這種模式還一并解決了其他3個問題：一是縮短空間實驗室研制進程，天宮一號各項性能指標瞄準空間實驗室研制，空間實驗室將主要基于目標飛行器技術基礎進行研制生產。二是對空間站關鍵技術提前進行驗證和積累，天宮一號將試驗空間站必需的再生式環控生保技術中的關鍵單項技術，如控制技術等進行一定改進完善后，可直接用于我國未來的空間站上。三是將在目標飛行器上開展多項科學實驗。
　　40多年前，美、前蘇聯就掌握了交會對接技術；13年前，國際空間站第一個艙段也升入太空。作為后來者，中國的差距尚大。周建平說：“我們唯有三步并作兩步，少花錢、多辦事、高效率，才能實現跨越與追趕。”
　　應對
　　做足應急預案考慮各種意外
　　“如果我具體知道哪里有風險，知道哪個環節、哪項技術最容易出問題，還同意火箭發射升空，這是絕對不能容許的。”周建平說，我們認識到并承認交會對接任務是載人航天工程實施以來風險最大的一次。“由于我們從沒搞過、沒有經驗，由于系統的復雜性，可能導致我們還有認識不到位的地方，這才是最大的風險。”
　　針對這樣的風險，科技人員采取了諸多手段提高系統可靠性。“首先，在設計上采取備份手段，東方不亮西方亮；采取余裕度設計手段，有個比較大的包容量，能夠包住可能出現的偏差。”“其次，我們反復研究飛行程序和策略，一旦出現想到的和想不到的各種意外情況，也要有手段來應對，繼續執行后續飛行任務，或進入安全模式和保護狀態。”“第三，充分發揮工程全系統的能力，例如當發生火箭入軌偏差較大的問題時，用天宮一號的動力來彌補；當一個系統遇到突發情況，用其他系統的能力來幫忙。”
　　歷史上的航天事故，絕大多數都發生在事先沒有想到的那一點。周建平說：“我們的指導思想就是在全力以赴保證設計正確，保證地面試驗驗證真實、充分，保證產品生產質量的基礎上，充分考慮想到及沒想到的各種意外，做足應急預案。”
　　前瞻
　　國家批準立項建設空間站
　　從神舟一號到神舟七號，從天宮一號到神舟八號、九號、十號，周建平說：“這一切，都在為建設中國自己的空間站做準備。”作為中國載人航天工程的總設計師，他個人最大的愿望是：“建造一個讓全世界華人自豪和驕傲的中國空間站，造福人類。”
　　周建平說：“國家已經批準立項建設空間站，我們正在進行方案論證。”交會對接，是建造空間站必須掌握的一項關鍵技術，邁出這一步，空間站指日可待。
　　空間站可以提供地球上不具備的科學研究平臺，其微重力、高真空等條件對材料學、生物學、醫藥學具有特殊意義，其高位置的優勢對地球科學、外太空探索極有意義，可以獲得很多意想不到的收獲。“歷史上中華民族為人類文明的發展進步做出了很多卓越貢獻，今天的中國作為一個負責任的大國，應該為人類探索太空和科學進步做出新的更多貢獻。”周建平說，“中國的空間站，不僅是中國的國家級太空實驗室，也會敞開大門為世界各國科學家提供平臺，為世界科學進步、為人類文明發展做出貢獻。”

《新京報》

天宮艙內趣味多：可看電影發E-mail

隨著天宮一號的發射，國內掀起“天宮”熱，天宮一號內部的各種設置也成為公眾感興趣的話題。記者探訪獲悉，天宮一號有諸多突破。因為“天宮”是未來航天員工作的空間站，所以天宮一號的設計是以有航天員駐留為前提的。為了保護航天員以及艙內材料的安全，規避太空中各種危險，天宮一號設置了自動和人工雙重保險。
除去工作外，航天員未來在“天宮”中的生活將豐富多彩，既可以看電影、鍛煉身體，還可以與地面進行E-mail聯系。

　　空間設計

　　活動空間比飛船大一倍

　　天宮一號目標飛行器是我國第一個低軌道、長壽命的大型載人航天器，設計壽命為2年。整個飛行器的總長度10.4米，艙體結構最大直徑3.35米，重約8.5噸，分兩艙結構，兩個艙段分別稱為實驗艙、資源艙，也稱為前艙和后艙。

　　前艙，也就是實驗艙是由密封段和非密封段組成。密封段是航天員的活動區，而非密封段則安裝有科學實驗設備。在實驗艙的密封段，對接完成后航天員進艙進行工作、訓練，一些必要的生活活動、睡眠等也都在這里進行。

　　資源艙是一個非密封艙，安裝有天宮一號目標飛行器的動力裝置，包括能源、推進系統等相關設備。實驗艙密封的航天員活動空間有15立方米，可滿足3名航天員在艙內工作和生活需要。較之以往的神舟飛船六七立方米的小空間而言，有了很大擴展，更加適合航天員長時間居住。

　　談及天宮一號命名由來，有航天專家介紹，在中國，“天宮”有“天上宮殿”之意，以此希望中國航天員能舒舒服服地住在里面。據悉，天宮一號目標飛行器壽命末期，將主動離軌，隕落在指定海域。

　　休閑娛樂

　　可看電影能打可視電話

　　按照駐留航天員的設想要求，“神八飛船”和天宮一號交會對接完成后，航天員可以從飛船進入“天宮”進行工作和實驗。

　　“航天員在艙內的生活并不單調乏味。”中國空間技術研究院研究員、國際宇航科學院院士朱毅麟稱，“天宮”里為航天員配備了體育鍛煉設施和娛樂設施，筆記本電腦里事先存儲好航天員感興趣的影音節目。

　　在太空中發一封電子郵件，這好像是一件不太現實的事情，然而這在天宮一號目標飛行器中就可以實現。因為天宮一號目標飛行器的人機界面完全是按照載人的狀態來設計，在未來的載人飛行中，航天員在太空中可以借助儀表控制器應用軟件與地面進行短信息編輯和收發電子郵件。

　　如果有一些比較重要的文字和圖像資料需要在飛行器與地面之間進行交換，那么航天員可以通過電子郵件與地面進行信息交流。

　　這些界面與我們地面互聯網的電子郵件系統一樣智能，可以直接輸入文字，并可以添加8兆以內的附件，傳遞大量的數據信息，這些傳輸均可通過中繼衛星迅速實現。同時，航天員還可以與地面通過可視電話聯系。

　　另外，天宮一號所攜帶的資源足以供應航天員工作和實驗時的需要。

　　內部裝修

　　用色彩變換打造天地感

　　航天員上天后，失重的太空環境，將使人失去方向感。

　　“巧妙運用色彩變換，可以在艙內為航天員營造出天地之間的氛圍。”中國航天科技集團公司空間實驗室系統副總設計師白明生介紹說。

　　天宮一號內部采取了考究的顏色設計，地板的顏色呈深赭石色，有“地”的穩重感，艙頂運用了柔和的灰白色，避免了純白色對視線的刺激，有“天”的輕盈感。“天”“地”之間的過渡色介于兩者之間，不同色塊的運用，使艙體成為一個獨立有序的小世界。同時，阻燃、無毒材料的應用，使航天員的生活更健康。

　　“一方面我們利用色彩為航天員營造方向感，另一方面采用的顏色都比較柔和，滿足了美學的要求，讓航天員更有‘家’的感覺。”白明生說。

　　盡管天宮一號的空間已經比神舟系列飛船增大不少，但如何讓身著航天服的航天員獲得更大的活動空間，仍是內部裝修考慮的關鍵問題。

　　航天員生活的實驗艙，同時也是飛行器運行的核心艙、控制艙，里面有很多電子設備。“對此，我們采取‘藏’的策略。”白明生說，內裝修的時候，航天員用不著的東西都裝修在里面，看不著也摸不著。

　　“這樣的隱藏設計，不僅能給航天員創造一個整潔的環境，同時也避免了航天員與設備的意外接觸，影響設備正常工作。”

　　白明生介紹說，暴露在外面的設備也要保證安全。“我們都采用了圓角的設計，所有設備都不能有尖角，避免航天員與設備之間的磕碰。”

　　天宮一號飛行兩大關鍵事件

　　【關鍵事件1】 在軌測試

　　從發射上天到與神舟八號進行“浪漫一吻”，天宮一號要進行嚴密的在軌測試，檢查各個分系統的功能、狀態是否正常，是否能夠滿足交會對接的需要。

　　在軌測試要持續約一周時間，測試后，要對測試結果進行評估。如果天宮一號的在軌狀態沒有問題，神舟八號就可以進行推進劑加注并擇機發射，以完成后續任務。

　　【關鍵事件2】 準備對接

　　在神舟八號飛船發射前，天宮一號要為迎接“訪客”做好準備：為保證交會對接順利進行，天宮一號要降低軌道、調整相位，以達到合適的高度、合適的位置。

　　同時，由于天宮一號的對接機構朝向后面，在飛船發射前，天宮一號還要調頭過來進行“華麗轉身”，等待飛船“追”過來完成交會對接。

　　雖然天宮一號是以無人狀態進入太空，但在準備對接階段，艙內環境，如溫度、壓力等，都要按照載人條件進行調整，為未來進行載人飛行進行驗證。隨后，天宮一號將與神舟八號完成歷史性的“太空會面”。

　　首次交會對接面臨四大難點

　　這次天宮一號交會對接技術的特點是什么，面臨哪些風險和挑戰，中國載人航天未來遠景如何？5年前接替王永志出任總設計師的周建平娓娓道來。

　　少花錢 多辦事 效率高

　　相比美、俄每次都需要發射兩艘飛船進行一次對接，我國一個目標飛行器與3艘飛船先后對接的“1＋N”模式，減少了2次發射，顯著降低了成本。 周建平說：“我們唯有三步并作兩步，少花錢、多辦事、高效率，才能實現跨越與追趕。”

　　周建平說，交會對接任務是載人航天工程實施以來風險最大的一次。“由于我們從沒搞過、沒有經驗，由于系統的復雜性，可能導致我們還有認識不到位的地方，這才是最大的風險。” 歷史上的航天事故，絕大多數都發生在事先沒有想到的那一點。

　　據悉，與載人航天工程前期任務相比，首次交會對接任務具有四個方面的難點：一是技術要求高。發射神舟飛船的運載火箭入軌精度指標比工程前期有大幅提高；載人飛行器在軌壽命要求大幅提高。二是新技術采用多。突破了運載火箭高精度迭代制導技術、組合體控制和管理技術等。三是驗證難度大。盡管做了大量地面仿真和驗證試驗，但由于受地面環境和試驗條件限制，部分新研設備在空間環境下的功能性能指標無法得到全面真實的驗證，尚需通過飛行試驗考核。四是組織實施更為復雜。此次任務持續時間長，發射次數多，整體性、時效性和關聯性強，交會對接過程關鍵事件多、決策點多，對任務組織指揮、各系統協同工作提出了前所未有的挑戰。

　　如何躲避太空垃圾“傷害”

　　近期，美國一顆廢舊衛星失控，讓國人擔心起太空垃圾會不會襲擊天宮一號。據統計，直徑大于1厘米的空間碎片數量就有超過11萬個。

　　對于此種擔憂，中國載人航天工程新聞發言人武平介紹，天宮一號自身帶有防護板，可以遮擋微小碎片對飛行器的撞擊，而其自身2毫米-3毫米厚的金屬外衣，也能起到很好的防護。

　　為了保護天宮一號在軌運行的安全性，科技工作者們制定了專門的預警機制，并用黃、橙、紅代表不同的預警等級。

　　為了精確計算空間碎片出現的可能性，科技工作者還引入碰撞概率的概念，依此判斷碎片與天宮一號發生碰撞的概率。天宮一號在太空飛行的每一天，科技人員都會進行碰撞概率的計算，看看那些散落在太空的“不速之客”有沒有可能對天宮一號產生威脅。

　　初步計算的結果表明，天宮一號在軌運行的過程中，是不會遇到危險的“訪客”的。萬一遇到危險，技術人員會在地面向天宮一號發出指令，改變其飛行軌道及速度，避開危險物后，再回到預定的軌道繼續飛行。

　　■花絮

　　天宮一號

　　總體部主管設計師僅26歲

　　“在我們這個團隊里面，我算是最年輕的。”天宮一號總體部主管設計師張偉，今年才26歲。從2004年開始參加工作，張偉就參與了天宮一號的總體設計，29日隨著艙門的關閉，也預示著張偉和同事們的工作進入了一個新的階段。天宮一號整個實驗艙的艙內工作在29日才結束。張偉說，關門的一瞬間，他有一點小激動，等于之前所有的工作、心血都在這一刻封存了。

　　天宮一號將給太空帶來怎樣的中國色彩？中國航天科技集團公司空間實驗室系統副總設計師白明生29日透露：天宮一號搭載了一枚中國結飛上太空，把濃郁的中國風情帶入浩渺太空。

　　“我們要把傳統的中國文化融入到天宮一號里面。”白明生說，中國結將掛在實驗艙中，屆時全世界都可以通過攝像機鏡頭看到這一美妙圖景。 “在考慮搭載物品時，設計團隊有很多想法，但中國結這一設想得到了認同。”

　　中國結隨天宮遨游太空

　　天宮切實服務百姓生活

　　空間應用系統副總設計師張善從29日表示，天宮一號上共安排地球環境監測、空間材料科學和空間環境探測三方面空間科學實驗，實驗成果或將對百姓生活帶來積極影響。

　　“天宮一號在地球環境監測方面安排了一個高光譜成像儀，這項空間科學實驗對百姓生活將帶來積極影響。”張善從說，光譜成像儀對于資源勘探、環境監測以及解決百姓關心的食品安全問題都能發揮作用。“如大氣的污染情況，國家的礦產資源、油氣資源、海洋資源分布，以及農作物中重金屬的含量及分布情況等，都可以通過高光譜成像儀進行探測。”

俄媒觀察家：10年后“天宮”或取代國際空間站

人民網莫斯科9月30日電 (記者 施曉慧)俄新社軍事觀察家康斯坦丁·波格丹諾夫9月30日文章《10年后“天宮”或將取代國際空間站》。文章說，中國成功發射本國空間站雛形“天宮一號”。北京在征服太空領域道路上又邁出一大步，準備在不太遙遠的將來趕超國際空間站項目。
　　中國準備獨立走過美蘇經歷的那些階段

　　正在迅速趕超美國和俄羅斯的中國沒有在航天發展領域躍進，而決定持續走過所有美國和蘇聯在軌道設計和建設方面經歷的那些階段，同時絕對獨立的做到這一點：沒有參與任何合作項目，但廣泛利用別國經驗。

　　如果觀察"天宮"，就會發現它同基于“聯盟”號/“禮炮“號蘇聯軌道站的項目有一定相似之處。

　　目前中國航天業掌握的是1960年代末的先進技術，這些技術曾為美國人和蘇聯所擁有。但是根據所展示的“理念”來看，再過幾年“神州”和“天宮”的交會對接就會被更加復雜的結構所取代，這些結構完全可以與蘇聯的“和平”號媲美，在理念上與目前的國際空間站非常相近。

　　10年后地球軌道上的空間站將是中國的“天宮”號

　　在國際空間站未來并非十分明朗的情況下，將來在軌道上出現中國常設空間站的可能性十分明顯。

　　國際空間之家的居民們(美國人、歐洲人、俄羅斯人和日本人)目前怎么也無法就10年以后如何處理合作項目的問題達成協議，更準確的說，誰將維持這個令人困擾的領域呢？

　　鑒于國際空間站2020年以后命運的不確定性，因為這在很大程度上取決于美國的立場，那么大約10年以后期待我們的有可能是不同尋常的情況。大型空間站依然會在地球軌道上運行，但這將是中國的“天宮”號。

外媒：中國航天計劃勢不可擋

昨天下午，“天宮一號”順利進入在軌測試軌道，轉入自主運行狀態。
有外媒認為，“天宮一號”讓美國這個昔日航天大國的航天計劃很是難堪。美國只能看著中國干瞪眼。
　　●受刺激
　　美航天計劃令美國人蒙羞
　　英國《衛報》最新的一篇報道稱，中國發射“天宮”刺激了美國。中國航天計劃的勢不可擋讓美國這個昔日航天大國的航天計劃很是難堪。美國總統奧巴馬現在推翻了新的載人登月計劃，于是中國成了唯一擁有實實在在的人類登月計劃的國家。
　　美國在全部航天飛機于今年夏天退役之后，已經不具備自行發射載人航天器的能力。這種狀況讓美國航天界的知名人士感到憤怒。
　　第一位登上月球的阿姆斯特朗近期痛批美國航天計劃“令美國人蒙羞”，稱別國的成就很快就會將其超越。
　　●日擔心
　　太空爭奪戰難以避免
　　“天宮一號”也引起了日本社會的極大關注。朝日電視臺的報道稱，“天宮一號”讓眾多的中國人感覺到自己國家的實力和開發宇宙空間的能力。
　　日本經濟新聞的報道說，中國人將建立自己的宇宙空間站。當然，也有“中國正企圖建立宇宙霸權”的聲音。可以預料，在宇宙開發領域，中國和美俄等國的競爭和摩擦將會趨于激烈。
　　也有國外媒體對此予以駁斥，加拿大《環球郵報》就稱，太空開發只有大國、強國才“玩得起”，美俄何苦對中國心存忌憚呢？
　　●美糾結
　　中美該合作還是競爭？
　　美國太空新聞網一篇“美國與中國太空競賽還是太空合作”的評論性文章說，中國向太空進軍的第一步成功給美國帶來了一個選擇。美國可以向中國發出合作邀請，聯合開展探索項目；也可以選擇限制合作，甚至發起太空競賽。
　　對此，美國海軍軍事學院的國家安全問題專家瓊·約翰遜弗里茲表示，“我的觀點是，與人合作、獲得一定程度的控制權，總比完全不參與、讓他們自行發展要好一些。更多地與中國接觸是我們了解中國的方式。”
　　不過，也有美國媒體對此存在一定的顧慮，稱“合作會給美國帶來風險，尤其會讓中國分享美國的技術和經驗”。

《法制晚報》