2015年11月，中國航天科技集團(tuán)公司在上海舉行的國際工業(yè)博覽會上首次對外展出機(jī)器人航天員。 　　龍 巍攝

　　在距離地球400公里的太空中，國際空間站內(nèi)的兩名宇航員使用空間站的機(jī)械臂抓住了逐漸接近的“龍”飛船，最終使其“停泊”在空間站上。“龍”飛船是一艘美國貨運飛船，4月上旬這一趟太空行程，是為國際空間站補充物資，運來科學(xué)實驗材料。此時，與國際空間站對接的，除了兩艘美國飛船，還有俄羅斯的兩艘載人飛船和兩艘貨運飛船。

　　類似場景，未來也將出現(xiàn)在中國的空間站。隨著在軌工作1630天的天宮一號目標(biāo)飛行器超期服役后完成使命，今年到明年，中國將實施載人航天工程空間實驗室任務(wù)。“天宮”由目標(biāo)飛行器的角色“進(jìn)化”到空間實驗室，標(biāo)志著中國的“太空家園”——空間站建設(shè)拉開大幕。距離2020年前后建成中國自己的空間站的目標(biāo)已越來越近。

　　神舟十一號飛船將和天宮二號空間實驗室太空對接，兩名航天員在太空待上30天

　　從上世紀(jì)90年代啟動的中國載人航天工程，確定了“三步走”的發(fā)展戰(zhàn)略，已實現(xiàn)第一步——發(fā)射無人和載人飛船，以及第二步第一階段——航天員出艙、飛船與空間艙交會對接。目前，載人航天工程進(jìn)入第二步第二階段——短期有人照料的空間實驗室建設(shè)。

　　中國載人航天工程新聞發(fā)言人不久前表示，今年年中至明年上半年，載人航天工程空間實驗室任務(wù)就將實施。據(jù)這位發(fā)言人介紹，空間實驗室任務(wù)是我國載人航天“三步走”發(fā)展戰(zhàn)略的重要組成部分，標(biāo)志著我國載人航天進(jìn)入應(yīng)用發(fā)展新階段，承前啟后，意義重大。

　　按計劃，今年第三季度將擇機(jī)發(fā)射天宮二號空間實驗室，第四季度發(fā)射神舟十一號飛船，并搭乘2名男航天員。神舟十一號飛船與天宮二號對接后，航天員將在太空駐留30天，是天宮一號時的兩倍，其間將進(jìn)行較大規(guī)模的空間科學(xué)和應(yīng)用試驗。明年上半年，在完成與神舟十一號飛船的交會對接和空間科學(xué)實驗后，天宮二號還將與貨運飛船進(jìn)行對接，驗證貨物運輸和推進(jìn)劑在軌補加等資源補給技術(shù)。

　　為了此次空間實驗室任務(wù)，研制了天宮二號空間實驗室、神舟十一號載人飛船和中國第一艘貨運飛船——天舟一號。發(fā)射空間實驗室和飛船用的是兩枚以往的長征二號F運載火箭，而發(fā)射貨運飛船的則是新研制的長征七號運載火箭。

　　值得一提的是，長征七號作為全新研制的運載火箭，是首個揭開神秘面紗的“數(shù)字火箭”。它采用全數(shù)字化手段完成研制，代表了中國近60年運載火箭研制的最高水平，是我國新一代中型運載火箭的基本型，可在此基礎(chǔ)上衍生出一系列運載火箭構(gòu)型，實現(xiàn)我國運載火箭的升級換代。一旦投入使用，將大幅提升中國航天進(jìn)出空間的能力。

　　未來中國的空間站建成后，長期有航天員待在太空，長征七號火箭將擔(dān)負(fù)起物資補給的“天地運輸”重要任務(wù)。為此，今年6月，長征七號火箭可能將單獨進(jìn)行一次首飛試驗。

　　中國空間站整體呈T字構(gòu)型，可以對接一艘貨運飛船、兩艘載人飛船和兩個實驗艙，另有一個供航天員出艙活動的出艙口

　　中國的空間站什么樣？中國載人航天工程總設(shè)計師周建平介紹說，中國計劃在2020年前后建成的空間站總體構(gòu)型是三個艙段，一個核心艙，兩個實驗艙，每個艙都是20噸級，整體呈T字構(gòu)型。核心艙有五個對接口，可以對接一艘貨運飛船、兩艘載人飛船和兩個實驗艙，另有一個供航天員出艙活動的出艙口。

　　周建平認(rèn)為，中國的空間站是可以進(jìn)一步擴(kuò)展的，根據(jù)空間科學(xué)研究和應(yīng)用的需要，可以對接更多的艙段�？臻g站的研發(fā)，遵循了規(guī)模適度原則。這么大的工程，適度規(guī)模有利于控制工程的成本，重點突出載人航天的特色，突出發(fā)揮人在太空中的作用。

　　同時，建設(shè)空間站，意味著需要掌握大型空間設(shè)施的建造技術(shù)和運營管理技術(shù)，具備強大的維護(hù)維修升級能力。我國“天舟”貨運飛船采用模塊化設(shè)計，具有全密封貨艙、半密封／半開放貨艙、全開放貨艙三種構(gòu)型，可以把不同的載荷包括小型艙段運輸上去，由航天員和機(jī)械臂將其裝配到空間站上。

　　“一名航天員在艙內(nèi)操作機(jī)械臂，一名航天員在艙外太空行走。無論是艙段轉(zhuǎn)位、大設(shè)備的移動，還是航天員自身的移動，都可以通過機(jī)械臂完成。”周建平說，“中國空間站設(shè)計有兩類機(jī)械臂，長度累計15米。人機(jī)配合，讓空間站建造維修成為可能。”

　　空間站建成后，將是航天員的“太空之家”，也是科學(xué)研究的“太空實驗室”。一流的太空實驗平臺，將為科學(xué)家們?nèi)〉檬澜缂壍闹卮笸黄铺峁┯辛ΡＵ稀?/p>

　　由于空間站資源十分寶貴，經(jīng)過科學(xué)慎重遴選，空間站上將搭載安裝包括生物學(xué)、材料科學(xué)、基礎(chǔ)物理、微重力、流體、燃燒等十余大類的科學(xué)研究實驗設(shè)施。材料科學(xué)的實驗設(shè)施設(shè)備，能夠利用太空微重力環(huán)境制備新材料，研究材料的空間使用性能。未來很多研究，孕育在新材料的研發(fā)中，具有廣闊工業(yè)應(yīng)用價值。

　　中國的空間站還有一個有雄心的計劃，未來會單獨發(fā)射一個十幾噸的光學(xué)艙，與空間站保持共軌飛行狀態(tài)。“計劃在光學(xué)艙里架設(shè)一套口徑兩米的巡天望遠(yuǎn)鏡，分辨率與哈勃相當(dāng)，視場角是哈勃的300多倍。如果在軌10年，可以對40%以上的天區(qū)，約17500平方度天區(qū)進(jìn)行觀測。”周建平說。

　　這套望遠(yuǎn)鏡，天區(qū)和波段覆蓋廣，像質(zhì)好，將成為“宇宙之眼”，可以源源不斷地為科學(xué)家們研究宇宙學(xué)和天文學(xué)提供海量的科學(xué)數(shù)據(jù)，為中國科學(xué)家站在世界科學(xué)前列、做出重大原創(chuàng)性成果提供有力支撐。

　　周建平說，往太空運送物資的成本非常高，“進(jìn)行物資循環(huán)利用并提高物資循環(huán)利用率，是世界載人航天關(guān)注的重大技術(shù)問題。”

　　為此，中國的空間站設(shè)計了完整的可再生生命保障系統(tǒng)。航天員呼出的水蒸氣會通過冷凝水的方式回收，排泄的尿液也會回收凈化，重新作為飲用水和生活用水使用。電解制氧時產(chǎn)生的氫氣與航天員呼出的二氧化碳，將通過化學(xué)反應(yīng)重新生成氧氣，這也降低了氧氣的補給需求。

　　空間站如此龐大的系統(tǒng)，需要強有力的電力保障�？臻g站的電源系統(tǒng)包含兩對“翅膀”——單翼翼展約30米的柔性太陽翼。這個系統(tǒng)能夠為空間站提供可靠、充足的不間斷供電。此外，空間站將采用電推進(jìn)技術(shù)作為空間站軌道維持的動力裝置，這將顯著降低空間站運行期間的推進(jìn)劑補給需求。

　　空間站未來需要不同類型的航天員，尤其是工程師和科學(xué)家，選拔對象將不僅僅限于飛行員

　　中國的空間站建成之時，國際空間站將達(dá)到壽命末期。國際上一直在討論，未來的某一段時期內(nèi)，太空中可能只有中國的空間站在進(jìn)行工作。

　　國際宇航聯(lián)空間運輸委員會秘書長、中國航天科工集團(tuán)公司二院二部研究員楊宇光介紹說，國際空間站原計劃2020年離軌，現(xiàn)已確認(rèn)延壽到2024年，部分國家希望延到2028年，但還未達(dá)成一致。新的空間站的建設(shè)，目前也沒有新的計劃，只有一些非正式、非官方認(rèn)可的建議和方案。

　　中國的空間站目前雖然是獨立建造，沒有國際合作伙伴，但中國航天一向歡迎國際合作。楊宇光說，中國空間站上的對接口設(shè)計為可以對接其他國家的空間站艙段。同時也在國際上提出了四個級別的合作，包括聯(lián)合試驗、外國航天員來訪、外國飛船來訪和外國艙段。

　　楊宇光認(rèn)為，國際空間站為人類太空事業(yè)作出了巨大的貢獻(xiàn)，它的可擴(kuò)展設(shè)計、兩自由度太陽翼等技術(shù)特點都值得學(xué)習(xí)。中國的空間站則具備后發(fā)優(yōu)勢，可以綜合當(dāng)代最新的科學(xué)技術(shù)，建設(shè)得更為先進(jìn)，能力更強。中國空間站的規(guī)模大約為更早的和平號空間站的一半，60噸級也小于國際空間站的400噸級，這是根據(jù)中國對空間領(lǐng)域的發(fā)展需求確定的，不需要單方面追求規(guī)模。而且，由于技術(shù)的進(jìn)步，可以比過去類似規(guī)模的空間站完成更多的太空試驗。

　　國際空間站的宇航員角色多樣，選拔對象也不僅僅限于飛行員。這也將是中國空間站未來的一個方向。

　　目前，我國的航天員都是從現(xiàn)役空軍飛行員中選拔，主要承擔(dān)航天器駕駛?cè)蝿?wù)�？臻g站將開展太空科學(xué)實驗，除了良好的身體素質(zhì)這個共性要求外，未來需要不同類型的航天員，尤其是工程師和科學(xué)家。

　　周建平說，一類是能夠管理維護(hù)維修航天器的飛行工程師。設(shè)備出了故障能夠修理，新技術(shù)出來后能夠給航天器升級。這就需要從有相關(guān)教育背景和工作經(jīng)歷的人中選拔，經(jīng)過大量訓(xùn)練，成為航天員。

　　另一類是優(yōu)秀科學(xué)家，到了太空后，觀察實驗現(xiàn)象、分析結(jié)果、調(diào)整方案、設(shè)計新的實驗方案，都需要科學(xué)家來完成。根據(jù)空間站的實驗項目，選擇相關(guān)專業(yè)背景的科學(xué)家進(jìn)行訓(xùn)練，也是未來航天員選拔一個主要方向。