空间站将迎来天宫时代

中国空间站示意图 中国航天科技集团五院供图

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4月29日，中国空间站天和核心舱，顺利发射升空进入预定轨道，这标志着中国空间站的建设进入了建造组装的阶段。5月30日，天舟二号货运飞船发射，将中国空间站竣工进程向前推进一大步。什么是空间站，它有什么重要作用，我国自主研发建造空间站有什么意义？

天宫站最终扩展为“干”字结构

空间站是一种在近地轨道长时间运行，可供多名航天员巡访、长期工作和生活的航天器。随着航天技术的进步，人们不再满足在太空进行短暂的停留，而空间站给人类提供了一个可以长期生活工作，开发太空的基地。

空间站可以分为单一式和组合式两种，其中组合式空间站由航天运载器分批将组件送入轨道，在太空中完成组装。我国即将建成的天宫空间站就是组合式空间站。

建成后的天宫空间站有三个舱段，包括核心舱和两个实验舱，整体上呈现T字构型，可以满足航天员在轨生活一年的时间。其中，核心舱命名为“天和”，两个实验舱分别命名为“问天”和“巡天”；货运飞船命名为“天舟”，载人飞船为“神舟”，空间站全称为“天宫”。同时这座空间站通过增加一个核心舱和两个实验舱，最终将会扩展成为一个“干”字结构。

今年，我国还计划发射神舟十二号载人飞船，在天舟二号、神舟十二号与天和对接后，我们将看到今年天宫空间站的最大的构型，即“一”字形构型。中国空间站运行寿命在15—20年。

天舟二号如何被送入太空？

天舟二号将由我国自主研制的长征七号遥三运载火箭带入太空。火箭是利用火箭发动机喷射工作介质产生反作用力向前推进的飞行器，水中的乌贼也是利用这种原理向后喷水实现向前游动的。由于火箭自身携带有足够的推进剂，因此既可以在稠密的大气层内飞行，也可以在大气稀薄的太空飞行。

火箭最早的设想来自于物体的平抛运动。假设在地球上有一座在大气层之外的山峰，从山顶上物体以平行于地面的速度做平抛运动，物体的速度越大，它落地之后离山峰的距离就会越远。由于地球近似为一个球体，只要物体的速度达到一定程度，就可以实现绕地球表面飞行。这个速度称之为“第一宇宙速度”，这就是最早关于绕地太空飞行物的设想。因此要想实现物体的绕地飞行，首先需要通过一定的方式使物体加速到“第一宇宙速度”。

长征系列运载火箭，是中国自行研制的航天运载工具。长征运载火箭起步于上世纪60年代，1970年，长征一号运载火箭首次成功发射东方红一号卫星。长征火箭已经拥有退役、现役共计4代17种型号，具备发射低、中、高不同地球轨道不同类型卫星及载人飞船的能力，并具备无人深空探测能力。

拥有自己的技术在国际中处于主动地位

在中国之前只有美国和苏联两个国家有独立建立空间站的能力。早在1971年苏联就发射了世界上第一个空间站礼炮1号，随后一共发射了7个礼炮号空间站，截至1991年所有的礼炮号空间站全部坠落至地球。和平号空间站也于2001年坠毁于南太平洋的预定海域。1998年，由16个国家共同建造的国际空间站，正式开始建站，并于2010年完成建造任务转入全面使用阶段。

目前，国际空间站也已进入退役阶段，我国预计将于2022年完成中国空间站的建造并开始运营，到时候中国空间站很可能成为世界上唯一一个在轨运行的空间站，人类的载人航天也将进入“天宫”时代。

中国空间站能够提供丰富的科学试验资源，包括10余个科学试验柜、舱外暴露平台，以及巡天望远镜等，可以支持舱内、舱外各种载荷，开展空间生命科学、生物技术、微重力基础物理，以及空间材料和空间天文等多学科的大规模实验。空间站为科学家们提供了一个难以在地球上完成的大规模科学试验平台，而许多的太空实验技术已经转化为生活中的常见技术，比如太阳能电池板、数码相机、方便面、气垫鞋、纸尿裤，以及太空蔬菜、转基因种子和新药物。

（朱尚系中国科学院大学研究物理学研究生，吴月红系中国人民大学物理学研究生）