“天宮二號”看點在哪

　　“天宮二號”發射之後，將開展在軌測試並建立自主運行模式，並做好與“神舟十一號”交會對接的準備。

　　在“天宮二號”裝載的設備中，有很多是用來開展空間科學實驗或驗證一些應用新技術的，如空間冷原子鐘實驗、空－地量子密鑰分配試驗、伽瑪暴偏振探測這三個空間科學物理領域重點項目，均屬國際科學前沿，科學意義重大。

　　我國未來的空間站構型我國未來的空間站大致會由核心艙、實驗艙I、實驗艙Ⅱ、載人飛船和貨運飛船5個模組組成，各飛行器既具備獨立飛行能力，又可與核心艙組合成多種形態的空間組合體，在核心艙統一調度下協同工作，完成空間站承擔的各項任務。設計中的中國空間站，將比天宮更加寬敞，可容納6人同時開展工作。

　　即將發射的“天宮二號”，是我國第一個真正意義上的空間實驗室。它肩負三大使命：驗證貨物運輸和推進劑在軌補加技術、為航天員中期駐留提供舒適環境和技術支持、開展較大規模的空間科學和應用實驗，為我國建設未來的空間站做技術準備。

　　我國載人航天工程實施以來，空間應用系統面向國家戰略需求，跟蹤國內外先進科學技術前沿，部署了我國第一個比較全面的空間科學研究計劃，掌握了一批重要的空間技術，為我國科學與應用發展奠定了堅實的基礎。從跟蹤積累到醞釀突破，我國空間科學與應用發展水準顯著提升，一些領域加快走向世界前列。

　　我國在2020年前後建成空間站後，將成為繼俄羅斯和美國之後，第三個擁有空間站的國家。

　　“天宮二號”是繼“天宮一號”後我國自主研發的真正意義上的空間實驗室。那麼，它和“天宮一號”到底有什麼不同?　空間實驗室和空間站又有什麼區別呢?

　　我國載人航天工程自1992年9月決策實施，並確立了“三步走”發展戰略　（見左圖）。從“天宮一號”到即將發射的“天宮二號”，中國人離自己的夢想又將邁進一步。

　　“天宮二號”是在“天宮一號”基礎上研製的航天器，它原本是“天宮一號”的備份，所以它們的外形完全相同。

　　“天宮一號”于2011年9月29日發射升空，設計壽命為2年，是我國自主研發的第一個目標飛行器，也是空間實驗室的一個實驗版，主要任務是與載人飛船配合，完成空間交會對接實驗。它長9米多，最大直徑3.35米，發射品質約8.5噸，由實驗艙和資源艙兩個艙室組成。

　　“天宮一號”先後與“神舟八號”和“神舟九號”飛船進行了4次交會對接，各項指標均滿足航天員進駐條件後，于2013年6月23日10時07分，在航天員聶海勝的精準操控和張曉光、王亞平的密切配合下，與“神舟十號”飛船成功實現手控交會對接。女航天員王亞平還在“天宮一號”內以直播的形式為我們上了一堂生動的太空知識科普課。

　　目前，“天宮一號”已正式終止數據服務。因超期服役兩年半，其功能已於今年3月失效。

　　由於“天宮一號”順利完成任務，“天宮二號”的任務便調整為執行空間實驗室任務。“天宮二號”設計在軌壽命為2年，雖然與“天宮一號”外形相似，仍為資源艙和實驗艙兩艙結構，但圍繞自身新的任務，“天宮二號”開展了很多創新設計，比如增加了推進劑補加系統，以及圍繞航天員中期駐留，對密封艙內開展了舒適性設計，就連硬質和軟質的扶手，都比“天宮一號”要好，具備了支持2名航天員在軌工作生活30天的能力。

　　不僅裝備更豪華、裝載量提高、內部環境更好，“天宮二號”上搭載的設備也更先進。它搭載了全新配套的空間應用系統科學設備。無論是數量還是安裝複雜程度，都創造了歷次載人航天器任務之最。例如，首次搭建了液體回路驗證系統，將驗證空間站維修技術；首次搭載了機械臂操作終端實驗器，將第一次開展我國人機協同太空在軌維修實驗，為以後空間站任務提供技術儲備。

　　值得一提的是，“天宮二號”的系統設計是模組化的，也就是説，如果它出現了問題，可以快速更換和在軌維修，這在國內空間領域也屬於首次。

　　“天宮二號”作為空間實驗室，已具備了小型空間站的雛形，但並不能説發射了“天宮二號”，我國就擁有了空間站。“天宮二號”更像是空間站的前身，是為發展空間站、從載人飛船過渡到載人航天基礎設施的試驗性航天器。

　　它所承擔的使命就是為我國未來的空間站驗證關鍵技術，就連實驗室的軌道模式、控制模式及地面運作模式，也要完全等同於未來的空間站。

　　作為我國首個空間實驗室，“天宮二號”將開展的空間科學試驗與應用項目共計14項，是歷次載人航天任務中開展應用項目最多的一次，堪稱中國載人航天最忙碌的實驗室。

　　隨著我國載人航天事業快速發展，主要任務從探索、突破、掌握載人航天技術向空間科學實驗和應用試驗轉變，標誌著我國載人航天工程進入了應用發展新階段。

　　“天宮二號”作為空間實驗室平臺，在深入研究國際空間科學和應用技術發展態勢的基礎上，安排了一批體現科學前沿和戰略高技術發展方向的科學與應用任務。主要涉及微重力基礎物理、微重力流體物理、空間材料科學、空間生命科學、空間天文探測、空間環境監測、對地觀測及地球科學研究應用以及應用新技術試驗等8個領域，具體包括超高精度空間冷原子鐘、量子密鑰分發、伴飛小衛星、高等植物培育箱、綜合材料實驗等應用和新技術試驗項目。

　　比如“空－地量子密鑰分配與鐳射通信試驗”，將在國際上首次開展天－地超遠距離量子密鑰傳輸，以及業務數據天地鐳射通信。今年7月我國成功發射全球首顆量子科學實驗衛星，全球首條遠距離量子保密通信“京滬幹線”也將在年內建成。而在“天宮二號”上開展的實驗，將突破並驗證量子密鑰生成、分配、提取、光信道保持等關鍵技術，進行體制驗證，保持我國在該領域的領先地位，為未來建立不可破譯的信息安全系統，在國際上率先建立實用化的保密通信網絡奠定基礎。

　　再如“伽馬暴偏振探測”項目，將對伽馬暴和太陽耀斑進行高靈敏度偏振觀測。“天宮二號”搭載的伽馬暴探測設備由中國科學院與瑞士日內瓦大學聯合研製，這臺設備比過去國際上類似儀器的探測效率高數10倍，可望開闢伽瑪射線偏振探測天文新窗口，研究揭示宇宙結構、起源和演化。

　　此外，“天宮二號”還將搭載全球首臺冷原子鐘開展空間運行實驗。該實驗在原子物理研究方面具有重大意義，在國防安全、高精度星鐘等方面具有廣泛的應用價值。它採用鐳射冷卻銣原子並與微波相互作用，實現頻率日穩定度10－16量級的國際領先水準，可以使飛行器自主守時精度提高兩個量級。

　　在14個實驗項目中，航天員將直接參與操作的有2項，如種植水稻、擬南芥等植物，考察日照最長和最短的植物在太空中不同的生長情況，為我們了解空間微重力條件下高等植物種子發育與營養貯藏物質的形成，提供第一手材料。

　　通過上述這些空間科學實驗，我國在空間科學前沿探索的部分重點領域有望進入世界先進行列，作出具有國際影響的重要發現；在空間應用技術領域，有望取得創新發展突破並掌握一些核心關鍵技術，為後續發展奠定基礎，並推動應用成果的示範和産業化。

　　與“神舟十一號”載人飛船和“天舟一號”貨運飛船對接

　　“天宮二號”主要承擔三大使命：除開展較大規模空間科學和應用實驗外，還要實現與“神舟十一號”載人飛船和“天舟一號”貨運飛船對接，第一次實現航天員30天駐留、第一次實驗推進劑太空補加技術。後兩者都是為了驗證空間站建設的關鍵技術。

　　“天宮二號”要為2020年前後建成的中國空間站打前站，驗證未來空間站的關鍵技術。

　　空間站的建設有四大技術難點需要突破，目前我們已經攻克了兩個，一是宇航員的出艙，二是飛船和空間站的交會對接技術。接下來的兩個技術難點就是宇航員中長期駐留及空間站貨物運輸和推進劑在軌補加技術。

　　“天宮二號”在完成在軌測試並建立自主運行模式後，將做好迎接“神舟十一號”載人飛船訪問的準備。宇航員將在“天宮二號”完成長達30天的駐留。這個時間長度對於技術和人員來説，都具有較大的挑戰，在國際上也是一個公認的門檻。

　　明年，“天宮二號”還將與“天舟一號”貨運飛船進行對接，驗證推進劑補加等關鍵技術。這項技術目前只有前蘇聯掌握，美國也還沒有完全掌握。

　　對空間站這種特別巨大規模的飛行器來説，如果加一次燃料運行3－5年就只能報廢，損失就太大了。所以説，掌握推進劑補加技術是空間站建設的關鍵保障。

　　“天宮二號”和“天宮一號”一樣，均為長期在軌自動運行、短期載人的飛行器，是為未來我國長期性空間站建設做準備。我國計劃在2020年前後建成的空間站，總體構型大致是三個艙段———一個核心艙、兩個實驗艙，每個艙都是20噸級，整體呈T字型，還可以根據需要對接更多艙段，在核心艙統一調度下協同工作，完成空間站承擔的各項任務。

　　設計中的中國空間站，將比天宮更加寬敞，可容納6人同時開展工作。(宗和)