永遠(yuǎn)的“天宮” 不朽的傳奇
此時(shí)此刻，九天之上遨游的天宮二號(hào)正在向地球家園作最后的告別。在軌運(yùn)行了1000多天，完成所有預(yù)定任務(wù)之后，它根據(jù)計(jì)劃將于北京時(shí)間7月19日受控再入大氣層，以一道耀眼的光華完美謝幕。很多人清晰地記得，就在1年多之前，天宮一號(hào)在軌運(yùn)行2300多天后，在億萬(wàn)民眾的矚目之下，再入大氣層，化作絢爛奪目的璀璨，完成了永載史冊(cè)的告別。
天宮一號(hào)和天宮二號(hào)實(shí)際在軌運(yùn)行周期雖然遠(yuǎn)長(zhǎng)于預(yù)期，但是作為航天器，其“服役”期終究是有限的。對(duì)于中國(guó)航天乃至世界航天發(fā)射史來(lái)說(shuō)，中國(guó)“天宮”在有限的“服役”期內(nèi)，取得了舉世矚目的輝煌成就。
上世紀(jì)90年代，中國(guó)制定了載人航天“三步走”發(fā)展戰(zhàn)略：一是航天員上天；二是多人多天飛行、航天員出艙，實(shí)現(xiàn)飛船與空間艙的交會(huì)對(duì)接，并發(fā)射短期有人照料的空間實(shí)驗(yàn)室；三是建造空間站，解決有較大規(guī)模的長(zhǎng)期有人照料的空間應(yīng)用問(wèn)題。天宮一號(hào)和天宮二號(hào)接續(xù)奮斗，攜手神舟系列飛船，實(shí)現(xiàn)了包括空間交會(huì)技術(shù)在內(nèi)的一批重大技術(shù)突破，推動(dòng)“三步走”戰(zhàn)略的第二步完美收官，為實(shí)現(xiàn)第三步戰(zhàn)略目標(biāo)即建造空間站奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。
太空“穿針引線”
2011年11月3日1時(shí)36分6秒，浩渺太空中，兩個(gè)高速運(yùn)行的航天器神舟八號(hào)、天宮一號(hào)精準(zhǔn)實(shí)現(xiàn)了空間交會(huì)對(duì)接，形成了飛行組合體。這標(biāo)志著中國(guó)成為繼美國(guó)、俄羅斯之后，世界上第三個(gè)掌握空間交會(huì)對(duì)接技術(shù)的國(guó)家。該技術(shù)是實(shí)現(xiàn)空間站、航天飛機(jī)、太空平臺(tái)和空間運(yùn)輸系統(tǒng)的空間裝配、回收、補(bǔ)給、維修、航天員交換及營(yíng)救等在軌道上服務(wù)的先決條件。
億萬(wàn)國(guó)人通過(guò)電視直播的北京飛行控制中心呈現(xiàn)的畫(huà)面，親眼見(jiàn)證了中國(guó)智慧上演的“太空穿針引線”絕技，歡慶這激動(dòng)人心的歷史性時(shí)刻。
天宮一號(hào)的使命是，為實(shí)施空間交會(huì)對(duì)接試驗(yàn)提供目標(biāo)飛行器；初步建立長(zhǎng)期無(wú)人在軌運(yùn)行、短期有人照料的載人空間試驗(yàn)平臺(tái)，為空間站研制積累經(jīng)驗(yàn)。此外，天宮一號(hào)還進(jìn)行了一系列空間科學(xué)實(shí)驗(yàn)、航天醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)和空間技術(shù)試驗(yàn)。作為中國(guó)載人航天事業(yè)發(fā)展過(guò)程中的一大標(biāo)志性任務(wù)，天宮一號(hào)的歷史使命早在1992年就已經(jīng)確定。2002年，天宮一號(hào)目標(biāo)飛行器任務(wù)方案通過(guò)了論證和審查，之后進(jìn)入初樣研制階段。
2009年央視牛年春晚舞臺(tái)上，天宮一號(hào)模型精彩亮相，它的形象和肩負(fù)的使命迅速走進(jìn)億萬(wàn)家庭，為國(guó)人所熟知和稱道。在此后1年多時(shí)間里，天宮一號(hào)完成總裝、綜合測(cè)試、出廠評(píng)審和轉(zhuǎn)運(yùn)。
2011年9月29日，長(zhǎng)征二號(hào)FT1運(yùn)載火箭從酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心沖天而起，將天宮一號(hào)精準(zhǔn)發(fā)射入軌。約1個(gè)月之后，神舟八號(hào)飛船升空并與天宮一號(hào)進(jìn)行了空間交會(huì)對(duì)接。組合體運(yùn)行12天后，兩者脫離并再次成功進(jìn)行了交會(huì)對(duì)接試驗(yàn)。
2012年、2013年，天宮一號(hào)相繼迎來(lái)神舟九號(hào)和神舟十號(hào)，與它們圓滿完成了多次空間交會(huì)對(duì)接，完成了航天器組合體控制與管理、航天員在軌駐留保障、航天員在軌維修操作等一系列技術(shù)試驗(yàn)驗(yàn)證，開(kāi)展了對(duì)地遙感應(yīng)用、空間物理與環(huán)境探測(cè)和空間材料實(shí)驗(yàn)，獲取了大量有價(jià)值的數(shù)據(jù)信息和應(yīng)用成果。
值得一提的是，天宮一號(hào)還是中國(guó)第一個(gè)“太空教室”，在神舟十號(hào)飛行任務(wù)期間，航天員王亞平在聶海勝、張曉光的配合下，為全國(guó)6000多萬(wàn)中小學(xué)生進(jìn)行太空授課。在約45分鐘的“神舟課堂”上，王亞平展示了“質(zhì)量測(cè)量”“單擺運(yùn)動(dòng)”“陀螺運(yùn)動(dòng)”“制作水膜與水球”等多項(xiàng)試驗(yàn)，并以“天地對(duì)話”的形式與孩子們進(jìn)行了互動(dòng)交流。
2016年3月，天宮一號(hào)全面完成歷史使命，正式終止數(shù)據(jù)服務(wù)。
2018年4月2日8時(shí)15分左右，經(jīng)北京航天飛行控制中心和有關(guān)機(jī)構(gòu)監(jiān)測(cè)分析，天宮一號(hào)已再入大氣層，再入落區(qū)位于南太平洋中部區(qū)域，絕大部分器件在再入大氣層過(guò)程中燒蝕銷毀。
九天之上“加油”
如果說(shuō)天宮一號(hào)是空間實(shí)驗(yàn)室的“入門級(jí)”實(shí)驗(yàn)飛行器，主要目標(biāo)是完成空間交會(huì)對(duì)接任務(wù)，那么天宮二號(hào)則完全是真正意義上的小型空間實(shí)驗(yàn)室，旨在解決一定規(guī)模、短期有人照料的空間應(yīng)用問(wèn)題，具備開(kāi)展各種工作和試驗(yàn)的條件。
2014年3月，中國(guó)載人航天工程總設(shè)計(jì)師周建平向外界公布了中國(guó)將實(shí)施天宮二號(hào)空間實(shí)驗(yàn)室任務(wù)。
2014年9月10日，時(shí)任中國(guó)載人航天工程辦公室副主任楊利偉在太空探索者協(xié)會(huì)第27屆年會(huì)上向外界透露了天宮二號(hào)任務(wù)詳細(xì)規(guī)劃，其中包括天宮二號(hào)空間實(shí)驗(yàn)室將于2016年發(fā)射升空，并與隨后發(fā)射的神舟十一號(hào)載人飛船和天舟一號(hào)貨運(yùn)飛船實(shí)現(xiàn)空間交會(huì)對(duì)接，進(jìn)一步突破和掌握推進(jìn)劑在軌補(bǔ)加等空間站關(guān)鍵技術(shù)，開(kāi)展一定規(guī)模的空間應(yīng)用。
2016年9月15日，天宮二號(hào)成功發(fā)射入軌。1個(gè)多月后的10月17日，神舟十一號(hào)飛船搭載景海鵬、陳冬兩名航天員在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心升空并準(zhǔn)確進(jìn)入預(yù)定軌道。
經(jīng)過(guò)多次變軌，10月19日1時(shí)11分轉(zhuǎn)入自主控制狀態(tài)，以自主導(dǎo)引控制方式向天宮二號(hào)逐步靠近。經(jīng)北京航天飛行控制中心就對(duì)接準(zhǔn)備狀態(tài)進(jìn)行最終確認(rèn)，神舟十一號(hào)開(kāi)始向天宮二號(hào)緩緩靠攏。3時(shí)24分，神舟十一號(hào)與天宮二號(hào)對(duì)接環(huán)接觸，在按程序順利完成一系列技術(shù)動(dòng)作后，對(duì)接機(jī)構(gòu)鎖緊，兩個(gè)飛行器建立剛性連接，形成組合體。直到11月18日，神舟十一號(hào)與天宮二號(hào)解鎖分離，這次任務(wù)中，組合體共飛行30天，創(chuàng)造了中國(guó)人在太空駐留的時(shí)間新紀(jì)錄。與天宮一號(hào)與神舟飛船之前進(jìn)行的空間交會(huì)對(duì)接和組合體飛行相比，這次任務(wù)進(jìn)行了進(jìn)一步提升，除了時(shí)間更長(zhǎng)之外，還升級(jí)了光學(xué)成像敏感器和照明設(shè)備，提高了交會(huì)對(duì)接的可靠性和效率。此外，還全面檢驗(yàn)和測(cè)試了生命保障系統(tǒng)，積累了更多經(jīng)驗(yàn)。
推進(jìn)劑在軌補(bǔ)加技術(shù)俗稱“太空加油”是建設(shè)空間站核心技術(shù)之一，而承擔(dān)該項(xiàng)技術(shù)突破的重任就落在天宮二號(hào)和貨運(yùn)飛船天舟一號(hào)的肩上。2017年4月20日，天舟一號(hào)發(fā)射入軌，隨后經(jīng)過(guò)5次軌道控制建立交會(huì)對(duì)接姿態(tài)。4月22日對(duì)接成功，次日7時(shí)26分，推進(jìn)劑補(bǔ)加試驗(yàn)開(kāi)始，這是天宮二號(hào)與貨運(yùn)飛船進(jìn)行的第一次推進(jìn)劑補(bǔ)加，也是中國(guó)首次推進(jìn)劑補(bǔ)加試驗(yàn)。4月27日19時(shí)07分，首次推進(jìn)劑在軌補(bǔ)加試驗(yàn)完成，實(shí)現(xiàn)了“太空加油”技術(shù)突破。
空間科學(xué)實(shí)驗(yàn)是天宮二號(hào)任務(wù)的重要內(nèi)容，在軌運(yùn)行期間，開(kāi)展了地球觀測(cè)和空間地球系統(tǒng)科學(xué)、空間應(yīng)用新技術(shù)、空間技術(shù)和航天醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域的應(yīng)用和試驗(yàn)。其搭載的世界首臺(tái)空間冷原子鐘可以將航天器自主守時(shí)精度提高兩個(gè)數(shù)量級(jí)，大幅提高導(dǎo)航定位精度，完成了全部既定測(cè)試任務(wù)，實(shí)現(xiàn)3000萬(wàn)年誤差小于1秒的預(yù)定目標(biāo)，將人類在太空的時(shí)間計(jì)量精度提高1至2個(gè)數(shù)量級(jí)。搭載的伽馬暴偏振探測(cè)儀完成了伽馬射線暴瞬時(shí)輻射的高精度偏振探測(cè)。
攜手建設(shè)“天和”
天宮二號(hào)完成了歷史使命，即將迎來(lái)謝幕時(shí)刻。中國(guó)空間站建設(shè)籌備工作和相關(guān)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的征集工作一直在緊鑼密鼓地進(jìn)行中。據(jù)中國(guó)科學(xué)院空間應(yīng)用中心應(yīng)用發(fā)展中心主任張偉介紹，中國(guó)預(yù)計(jì)在2020年發(fā)射空間站核心艙，2022年左右發(fā)射實(shí)驗(yàn)艙Ⅰ和實(shí)驗(yàn)艙Ⅱ，之后把3個(gè)艙形成“T”字形構(gòu)型，構(gòu)成完整的空間站。預(yù)計(jì)空間站將從2022年之后開(kāi)始運(yùn)行，在軌10年以上。
2018年11月初，第十二屆珠海航展開(kāi)幕，觀眾興奮地發(fā)現(xiàn)，中國(guó)“天和”空間站核心艙1∶1實(shí)物模型赫然呈現(xiàn)在展臺(tái)上，這是其第一次和公眾見(jiàn)面。整個(gè)空間站核心艙全長(zhǎng)接近17米，直徑4.2米，是未來(lái)中國(guó)空間站的指揮控制中心。據(jù)了解，“天和”額定乘員3人，乘組輪換時(shí)最多可達(dá)6人，建成后將成為中國(guó)長(zhǎng)期在軌穩(wěn)定運(yùn)行的國(guó)家太空實(shí)驗(yàn)室。其基本構(gòu)型包括核心艙、實(shí)驗(yàn)艙Ⅰ和實(shí)驗(yàn)艙Ⅱ，每個(gè)艙段規(guī)模20噸級(jí)。核心艙包括節(jié)點(diǎn)艙、生活控制艙和資源艙3部分，有3個(gè)對(duì)接口和兩個(gè)停泊口。對(duì)接口用于載人飛船、貨運(yùn)飛船及其他飛行器訪問(wèn)空間站，停泊口用于兩個(gè)實(shí)驗(yàn)艙與核心艙組裝形成空間站組合體，另有一個(gè)出艙口供航天員出艙活動(dòng)。核心艙軸向長(zhǎng)度16.6米，大柱段直徑4.2米，小柱段直徑2.8米，主要用于空間站的統(tǒng)一控制和管理，以及航天員生活，具備長(zhǎng)期自主飛行能力，能夠支持航天員長(zhǎng)期駐留，支持開(kāi)展航天醫(yī)學(xué)和空間科學(xué)實(shí)驗(yàn)。
在空間站實(shí)驗(yàn)方面，中國(guó)有關(guān)方面已經(jīng)啟動(dòng)了實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的征集活動(dòng)，不僅面向國(guó)內(nèi)科學(xué)界，而且向國(guó)際社會(huì)發(fā)出盛情邀請(qǐng)。
2018年5月28日，中國(guó)常駐維也納聯(lián)合國(guó)和其他國(guó)際組織代表團(tuán)與聯(lián)合國(guó)外層空間事務(wù)辦公室在維也納共同舉辦中國(guó)空間站國(guó)際合作機(jī)會(huì)公告發(fā)布儀式，正式開(kāi)啟中國(guó)空間站國(guó)際合作，盛情邀請(qǐng)世界各國(guó)積極參與，利用未來(lái)的中國(guó)空間站開(kāi)展艙內(nèi)外搭載實(shí)驗(yàn)等合作。公告發(fā)布后，共收到來(lái)自27個(gè)國(guó)家的42個(gè)項(xiàng)目建議書(shū)。
經(jīng)過(guò)兩輪審議，有關(guān)方面最終確定了包括空間天文學(xué)、微重力流體物理與燃燒科學(xué)、地球科學(xué)、應(yīng)用新技術(shù)、空間生命科學(xué)與生物技術(shù)等來(lái)自17個(gè)國(guó)家的9個(gè)項(xiàng)目作為首批國(guó)際合作項(xiàng)目。
今年4月23日，第四個(gè)“中國(guó)航天日”前夕，中國(guó)載人航天工程辦公室正式啟動(dòng)面向國(guó)內(nèi)的公開(kāi)征集空間科學(xué)實(shí)驗(yàn)和技術(shù)試驗(yàn)項(xiàng)目活動(dòng)，旨在進(jìn)一步發(fā)揮中國(guó)空間站“國(guó)家級(jí)太空實(shí)驗(yàn)室”的引領(lǐng)作用。據(jù)了解，實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目有十幾個(gè)研究方向，其中包括空間生命科學(xué)，在動(dòng)物、植物、微生物、細(xì)胞等方面進(jìn)行研究；流體科學(xué)，研究微重力流體下的一些特殊規(guī)律；開(kāi)展基礎(chǔ)物理、超冷原子物理的研究，認(rèn)識(shí)超冷狀態(tài)下原子的規(guī)律。此外，利用艙外大型設(shè)施，進(jìn)行宇宙的觀測(cè)，研究宇宙的起源和演化，研究黑洞、暗物質(zhì)等。
值得注意的是，中國(guó)空間站征集的還有一些科普項(xiàng)目，根據(jù)相關(guān)規(guī)則，大學(xué)生、高中生如果有好的想法，都可以進(jìn)行申報(bào)。對(duì)于有志于太空科學(xué)實(shí)驗(yàn)的中國(guó)科學(xué)家來(lái)說(shuō)，中國(guó)空間站將為他們搭建前所未有的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。如果提交的空間實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目入選，且他們身體條件過(guò)關(guān)的話，他們完全可以參加載荷專家選拔，有望在太空操作自己的實(shí)驗(yàn)。
