中国空间站正进行方案论证

随着天宫一号于29日21时16分发射升空，中国向空间站时代迈出了坚实的一步。这是长征系列运载火箭的第147次飞行，也是中国载人航天工程实施以来的第8次发射。距发射架1.5公里的厂房里，神舟八号与长征二号F火箭已在测试。11月初，神舟八号将在同一发射架上升空，在太空中与天宫一号交会对接——这将使中国成为世界上第三个掌握空间交会对接技术的国家。

　　与美、俄最初采用两艘飞船开展交会对接试验不同，中国全新研制了天宫一号作为交会对接的目标飞行器。“它的在轨寿命为两年，其间可以与飞船多次交会对接。”中国载人航天工程总设计师周建平说，“这可以减少发射次数，更经济。”
　　这次天宫一号交会对接技术的特点是什么，面临哪些风险和挑战，中国载人航天未来远景如何？周建平娓娓道来。
　　挑战
　　每秒飞行7.7千米对接困难
　　航天器空间交会对接飞行在工程上实现绝非易事。国外的成熟技术从来不卖给中国，我们只能从零开始。周建平说，这给从未涉足这一领域的中国航天人提出了三大挑战。
　　第一个挑战是测量。由天链一号卫星、国内外16个陆基测控站以及3艘远望号测量船组成的测控通信网，具备对飞船和天宫一号的准确测定轨和轨道预报能力。当两个航天器相距只有数十公里时，测控网无法对它们的相对位置提供更精确支持，需航天器之间互相配合，逐步接近。虽采用当今世界最先进的微波雷达、激光雷达、图像测量等技术，但地面无法完全模拟太空环境，所以能否有效成功还要通过这次试验来验证。
　　第二个挑战是控制。首先是控制精度，飞船必须在两个飞行器相接触前，将与目标飞行器的横向偏差控制到若干厘米的范围。其次，送入太空的每一公斤甚至每一克重量，都是精打细算、十分珍贵的。如何消耗最少的推进剂完成交会对接，也是对控制策略和方法的重大考验。
　　第三个挑战是对接。经过复杂的测量和控制过程后，两个航天器越挨越近。航天器上的捕获机构像钩子一样，实现两个飞行器的捕获。此后，缓冲、拉紧、锁紧这一系列动作必须一气呵成。稍有闪失，每秒7.7千米高速飞行的航天器就可能会酿成重大事故。
　　优势
　　对接试验成本比美俄更低
　　“中国空间交会对接技术的方案，充分体现中国载人航天工程一贯的优势和特色。”周建平说，“美国和俄罗斯当年一次试验只解决一个问题，而我们这次飞行试验除主要任务交会对接外，还可达到3个目标。”相比美、俄每次都需要发射两艘飞船进行一次对接，我国一个目标飞行器与3艘飞船先后对接的“1＋N”模式，减少了2次发射，显著降低了成本。
　　这种模式还一并解决了其他3个问题：一是缩短空间实验室研制进程，天宫一号各项性能指标瞄准空间实验室研制，空间实验室将主要基于目标飞行器技术基础进行研制生产。二是对空间站关键技术提前进行验证和积累，天宫一号将试验空间站必需的再生式环控生保技术中的关键单项技术，如控制技术等进行一定改进完善后，可直接用于我国未来的空间站上。三是将在目标飞行器上开展多项科学实验。
　　40多年前，美、前苏联就掌握了交会对接技术；13年前，国际空间站第一个舱段也升入太空。作为后来者，中国的差距尚大。周建平说：“我们唯有三步并作两步，少花钱、多办事、高效率，才能实现跨越与追赶。”
　　应对
　　做足应急预案考虑各种意外
　　“如果我具体知道哪里有风险，知道哪个环节、哪项技术最容易出问题，还同意火箭发射升空，这是绝对不能容许的。”周建平说，我们认识到并承认交会对接任务是载人航天工程实施以来风险最大的一次。“由于我们从没搞过、没有经验，由于系统的复杂性，可能导致我们还有认识不到位的地方，这才是最大的风险。”
　　针对这样的风险，科技人员采取了诸多手段提高系统可靠性。“首先，在设计上采取备份手段，东方不亮西方亮；采取余裕度设计手段，有个比较大的包容量，能够包住可能出现的偏差。”“其次，我们反复研究飞行程序和策略，一旦出现想到的和想不到的各种意外情况，也要有手段来应对，继续执行后续飞行任务，或进入安全模式和保护状态。”“第三，充分发挥工程全系统的能力，例如当发生火箭入轨偏差较大的问题时，用天宫一号的动力来弥补；当一个系统遇到突发情况，用其他系统的能力来帮忙。”
　　历史上的航天事故，绝大多数都发生在事先没有想到的那一点。周建平说：“我们的指导思想就是在全力以赴保证设计正确，保证地面试验验证真实、充分，保证产品生产质量的基础上，充分考虑想到及没想到的各种意外，做足应急预案。”
　　前瞻
　　国家批准立项建设空间站
　　从神舟一号到神舟七号，从天宫一号到神舟八号、九号、十号，周建平说：“这一切，都在为建设中国自己的空间站做准备。”作为中国载人航天工程的总设计师，他个人最大的愿望是：“建造一个让全世界华人自豪和骄傲的中国空间站，造福人类。”
　　周建平说：“国家已经批准立项建设空间站，我们正在进行方案论证。”交会对接，是建造空间站必须掌握的一项关键技术，迈出这一步，空间站指日可待。
　　空间站可以提供地球上不具备的科学研究平台，其微重力、高真空等条件对材料学、生物学、医药学具有特殊意义，其高位置的优势对地球科学、外太空探索极有意义，可以获得很多意想不到的收获。“历史上中华民族为人类文明的发展进步做出了很多卓越贡献，今天的中国作为一个负责任的大国，应该为人类探索太空和科学进步做出新的更多贡献。”周建平说，“中国的空间站，不仅是中国的国家级太空实验室，也会敞开大门为世界各国科学家提供平台，为世界科学进步、为人类文明发展做出贡献。”

《新京报》

天宫舱内趣味多：可看电影发E-mail

随着天宫一号的发射，国内掀起“天宫”热，天宫一号内部的各种设置也成为公众感兴趣的话题。记者探访获悉，天宫一号有诸多突破。因为“天宫”是未来航天员工作的空间站，所以天宫一号的设计是以有航天员驻留为前提的。为了保护航天员以及舱内材料的安全，规避太空中各种危险，天宫一号设置了自动和人工双重保险。
除去工作外，航天员未来在“天宫”中的生活将丰富多彩，既可以看电影、锻炼身体，还可以与地面进行E-mail联系。

　　空间设计

　　活动空间比飞船大一倍

　　天宫一号目标飞行器是我国第一个低轨道、长寿命的大型载人航天器，设计寿命为2年。整个飞行器的总长度10.4米，舱体结构最大直径3.35米，重约8.5吨，分两舱结构，两个舱段分别称为实验舱、资源舱，也称为前舱和后舱。

　　前舱，也就是实验舱是由密封段和非密封段组成。密封段是航天员的活动区，而非密封段则安装有科学实验设备。在实验舱的密封段，对接完成后航天员进舱进行工作、训练，一些必要的生活活动、睡眠等也都在这里进行。

　　资源舱是一个非密封舱，安装有天宫一号目标飞行器的动力装置，包括能源、推进系统等相关设备。实验舱密封的航天员活动空间有15立方米，可满足3名航天员在舱内工作和生活需要。较之以往的神舟飞船六七立方米的小空间而言，有了很大扩展，更加适合航天员长时间居住。

　　谈及天宫一号命名由来，有航天专家介绍，在中国，“天宫”有“天上宫殿”之意，以此希望中国航天员能舒舒服服地住在里面。据悉，天宫一号目标飞行器寿命末期，将主动离轨，陨落在指定海域。

　　休闲娱乐

　　可看电影能打可视电话

　　按照驻留航天员的设想要求，“神八飞船”和天宫一号交会对接完成后，航天员可以从飞船进入“天宫”进行工作和实验。

　　“航天员在舱内的生活并不单调乏味。”中国空间技术研究院研究员、国际宇航科学院院士朱毅麟称，“天宫”里为航天员配备了体育锻炼设施和娱乐设施，笔记本电脑里事先存储好航天员感兴趣的影音节目。

　　在太空中发一封电子邮件，这好像是一件不太现实的事情，然而这在天宫一号目标飞行器中就可以实现。因为天宫一号目标飞行器的人机界面完全是按照载人的状态来设计，在未来的载人飞行中，航天员在太空中可以借助仪表控制器应用软件与地面进行短信息编辑和收发电子邮件。

　　如果有一些比较重要的文字和图像资料需要在飞行器与地面之间进行交换，那么航天员可以通过电子邮件与地面进行信息交流。

　　这些界面与我们地面互联网的电子邮件系统一样智能，可以直接输入文字，并可以添加8兆以内的附件，传递大量的数据信息，这些传输均可通过中继卫星迅速实现。同时，航天员还可以与地面通过可视电话联系。

　　另外，天宫一号所携带的资源足以供应航天员工作和实验时的需要。

　　内部装修

　　用色彩变换打造天地感

　　航天员上天后，失重的太空环境，将使人失去方向感。

　　“巧妙运用色彩变换，可以在舱内为航天员营造出天地之间的氛围。”中国航天科技集团公司空间实验室系统副总设计师白明生介绍说。

　　天宫一号内部采取了考究的颜色设计，地板的颜色呈深赭石色，有“地”的稳重感，舱顶运用了柔和的灰白色，避免了纯白色对视线的刺激，有“天”的轻盈感。“天”“地”之间的过渡色介于两者之间，不同色块的运用，使舱体成为一个独立有序的小世界。同时，阻燃、无毒材料的应用，使航天员的生活更健康。

　　“一方面我们利用色彩为航天员营造方向感，另一方面采用的颜色都比较柔和，满足了美学的要求，让航天员更有‘家’的感觉。”白明生说。

　　尽管天宫一号的空间已经比神舟系列飞船增大不少，但如何让身着航天服的航天员获得更大的活动空间，仍是内部装修考虑的关键问题。

　　航天员生活的实验舱，同时也是飞行器运行的核心舱、控制舱，里面有很多电子设备。“对此，我们采取‘藏’的策略。”白明生说，内装修的时候，航天员用不着的东西都装修在里面，看不着也摸不着。

　　“这样的隐藏设计，不仅能给航天员创造一个整洁的环境，同时也避免了航天员与设备的意外接触，影响设备正常工作。”

　　白明生介绍说，暴露在外面的设备也要保证安全。“我们都采用了圆角的设计，所有设备都不能有尖角，避免航天员与设备之间的磕碰。”

　　天宫一号飞行两大关键事件

　　【关键事件1】 在轨测试

　　从发射上天到与神舟八号进行“浪漫一吻”，天宫一号要进行严密的在轨测试，检查各个分系统的功能、状态是否正常，是否能够满足交会对接的需要。

　　在轨测试要持续约一周时间，测试后，要对测试结果进行评估。如果天宫一号的在轨状态没有问题，神舟八号就可以进行推进剂加注并择机发射，以完成后续任务。

　　【关键事件2】 准备对接

　　在神舟八号飞船发射前，天宫一号要为迎接“访客”做好准备：为保证交会对接顺利进行，天宫一号要降低轨道、调整相位，以达到合适的高度、合适的位置。

　　同时，由于天宫一号的对接机构朝向后面，在飞船发射前，天宫一号还要调头过来进行“华丽转身”，等待飞船“追”过来完成交会对接。

　　虽然天宫一号是以无人状态进入太空，但在准备对接阶段，舱内环境，如温度、压力等，都要按照载人条件进行调整，为未来进行载人飞行进行验证。随后，天宫一号将与神舟八号完成历史性的“太空会面”。

　　首次交会对接面临四大难点

　　这次天宫一号交会对接技术的特点是什么，面临哪些风险和挑战，中国载人航天未来远景如何？5年前接替王永志出任总设计师的周建平娓娓道来。

　　少花钱 多办事 效率高

　　相比美、俄每次都需要发射两艘飞船进行一次对接，我国一个目标飞行器与3艘飞船先后对接的“1＋N”模式，减少了2次发射，显著降低了成本。 周建平说：“我们唯有三步并作两步，少花钱、多办事、高效率，才能实现跨越与追赶。”

　　周建平说，交会对接任务是载人航天工程实施以来风险最大的一次。“由于我们从没搞过、没有经验，由于系统的复杂性，可能导致我们还有认识不到位的地方，这才是最大的风险。” 历史上的航天事故，绝大多数都发生在事先没有想到的那一点。

　　据悉，与载人航天工程前期任务相比，首次交会对接任务具有四个方面的难点：一是技术要求高。发射神舟飞船的运载火箭入轨精度指标比工程前期有大幅提高；载人飞行器在轨寿命要求大幅提高。二是新技术采用多。突破了运载火箭高精度迭代制导技术、组合体控制和管理技术等。三是验证难度大。尽管做了大量地面仿真和验证试验，但由于受地面环境和试验条件限制，部分新研设备在空间环境下的功能性能指标无法得到全面真实的验证，尚需通过飞行试验考核。四是组织实施更为复杂。此次任务持续时间长，发射次数多，整体性、时效性和关联性强，交会对接过程关键事件多、决策点多，对任务组织指挥、各系统协同工作提出了前所未有的挑战。

　　如何躲避太空垃圾“伤害”

　　近期，美国一颗废旧卫星失控，让国人担心起太空垃圾会不会袭击天宫一号。据统计，直径大于1厘米的空间碎片数量就有超过11万个。

　　对于此种担忧，中国载人航天工程新闻发言人武平介绍，天宫一号自身带有防护板，可以遮挡微小碎片对飞行器的撞击，而其自身2毫米-3毫米厚的金属外衣，也能起到很好的防护。

　　为了保护天宫一号在轨运行的安全性，科技工作者们制定了专门的预警机制，并用黄、橙、红代表不同的预警等级。

　　为了精确计算空间碎片出现的可能性，科技工作者还引入碰撞概率的概念，依此判断碎片与天宫一号发生碰撞的概率。天宫一号在太空飞行的每一天，科技人员都会进行碰撞概率的计算，看看那些散落在太空的“不速之客”有没有可能对天宫一号产生威胁。

　　初步计算的结果表明，天宫一号在轨运行的过程中，是不会遇到危险的“访客”的。万一遇到危险，技术人员会在地面向天宫一号发出指令，改变其飞行轨道及速度，避开危险物后，再回到预定的轨道继续飞行。

　　■花絮

　　天宫一号

　　总体部主管设计师仅26岁

　　“在我们这个团队里面，我算是最年轻的。”天宫一号总体部主管设计师张伟，今年才26岁。从2004年开始参加工作，张伟就参与了天宫一号的总体设计，29日随着舱门的关闭，也预示着张伟和同事们的工作进入了一个新的阶段。天宫一号整个实验舱的舱内工作在29日才结束。张伟说，关门的一瞬间，他有一点小激动，等于之前所有的工作、心血都在这一刻封存了。

　　天宫一号将给太空带来怎样的中国色彩？中国航天科技集团公司空间实验室系统副总设计师白明生29日透露：天宫一号搭载了一枚中国结飞上太空，把浓郁的中国风情带入浩渺太空。

　　“我们要把传统的中国文化融入到天宫一号里面。”白明生说，中国结将挂在实验舱中，届时全世界都可以通过摄像机镜头看到这一美妙图景。 “在考虑搭载物品时，设计团队有很多想法，但中国结这一设想得到了认同。”

　　中国结随天宫遨游太空

　　天宫切实服务百姓生活

　　空间应用系统副总设计师张善从29日表示，天宫一号上共安排地球环境监测、空间材料科学和空间环境探测三方面空间科学实验，实验成果或将对百姓生活带来积极影响。

　　“天宫一号在地球环境监测方面安排了一个高光谱成像仪，这项空间科学实验对百姓生活将带来积极影响。”张善从说，光谱成像仪对于资源勘探、环境监测以及解决百姓关心的食品安全问题都能发挥作用。“如大气的污染情况，国家的矿产资源、油气资源、海洋资源分布，以及农作物中重金属的含量及分布情况等，都可以通过高光谱成像仪进行探测。”

俄媒观察家：10年后“天宫”或取代国际空间站

人民网莫斯科9月30日电 (记者 施晓慧)俄新社军事观察家康斯坦丁·波格丹诺夫9月30日文章《10年后“天宫”或将取代国际空间站》。文章说，中国成功发射本国空间站雏形“天宫一号”。北京在征服太空领域道路上又迈出一大步，准备在不太遥远的将来赶超国际空间站项目。
　　中国准备独立走过美苏经历的那些阶段

　　正在迅速赶超美国和俄罗斯的中国没有在航天发展领域跃进，而决定持续走过所有美国和苏联在轨道设计和建设方面经历的那些阶段，同时绝对独立的做到这一点：没有参与任何合作项目，但广泛利用别国经验。

　　如果观察"天宫"，就会发现它同基于“联盟”号/“礼炮“号苏联轨道站的项目有一定相似之处。

　　目前中国航天业掌握的是1960年代末的先进技术，这些技术曾为美国人和苏联所拥有。但是根据所展示的“理念”来看，再过几年“神州”和“天宫”的交会对接就会被更加复杂的结构所取代，这些结构完全可以与苏联的“和平”号媲美，在理念上与目前的国际空间站非常相近。

　　10年后地球轨道上的空间站将是中国的“天宫”号

　　在国际空间站未来并非十分明朗的情况下，将来在轨道上出现中国常设空间站的可能性十分明显。

　　国际空间之家的居民们(美国人、欧洲人、俄罗斯人和日本人)目前怎么也无法就10年以后如何处理合作项目的问题达成协议，更准确的说，谁将维持这个令人困扰的领域呢？

　　鉴于国际空间站2020年以后命运的不确定性，因为这在很大程度上取决于美国的立场，那么大约10年以后期待我们的有可能是不同寻常的情况。大型空间站依然会在地球轨道上运行，但这将是中国的“天宫”号。

外媒：中国航天计划势不可挡

昨天下午，“天宫一号”顺利进入在轨测试轨道，转入自主运行状态。
有外媒认为，“天宫一号”让美国这个昔日航天大国的航天计划很是难堪。美国只能看着中国干瞪眼。
　　●受刺激
　　美航天计划令美国人蒙羞
　　英国《卫报》最新的一篇报道称，中国发射“天宫”刺激了美国。中国航天计划的势不可挡让美国这个昔日航天大国的航天计划很是难堪。美国总统奥巴马现在推翻了新的载人登月计划，于是中国成了唯一拥有实实在在的人类登月计划的国家。
　　美国在全部航天飞机于今年夏天退役之后，已经不具备自行发射载人航天器的能力。这种状况让美国航天界的知名人士感到愤怒。
　　第一位登上月球的阿姆斯特朗近期痛批美国航天计划“令美国人蒙羞”，称别国的成就很快就会将其超越。
　　●日担心
　　太空争夺战难以避免
　　“天宫一号”也引起了日本社会的极大关注。朝日电视台的报道称，“天宫一号”让众多的中国人感觉到自己国家的实力和开发宇宙空间的能力。
　　日本经济新闻的报道说，中国人将建立自己的宇宙空间站。当然，也有“中国正企图建立宇宙霸权”的声音。可以预料，在宇宙开发领域，中国和美俄等国的竞争和摩擦将会趋于激烈。
　　也有国外媒体对此予以驳斥，加拿大《环球邮报》就称，太空开发只有大国、强国才“玩得起”，美俄何苦对中国心存忌惮呢？
　　●美纠结
　　中美该合作还是竞争？
　　美国太空新闻网一篇“美国与中国太空竞赛还是太空合作”的评论性文章说，中国向太空进军的第一步成功给美国带来了一个选择。美国可以向中国发出合作邀请，联合开展探索项目；也可以选择限制合作，甚至发起太空竞赛。
　　对此，美国海军军事学院的国家安全问题专家琼·约翰逊弗里兹表示，“我的观点是，与人合作、获得一定程度的控制权，总比完全不参与、让他们自行发展要好一些。更多地与中国接触是我们了解中国的方式。”
　　不过，也有美国媒体对此存在一定的顾虑，称“合作会给美国带来风险，尤其会让中国分享美国的技术和经验”。

《法制晚报》