甘肃酒泉卫星发射中心，这个创造了包括我国第一枚导弹、第一颗人造地球卫星、第一艘载人飞船的神秘地方，最近又一次成为海内外关注的焦点。相关机构透露，中国首个太空实验室——“天宫一号”即将在这里发射升空。
记者从酒泉卫星发射中心权威人士处获悉，原定8月底发射的“天宫一号”由于受到“实践十一号04星”未进入预定轨道的事故影响，可能推迟到9月上旬发射。
“天宫”是古代中国人对未知太空的通俗叫法。而以“天宫一号”为目标飞行器命名，就是希望引起国人的共鸣。据悉，“天宫一号” 已经于6月下旬从北京乘专列运往酒泉卫星发射中心。用于发射的长征二号F运载火箭，于7月23日上午运抵酒泉卫星发射中心。目前，执行“天宫一号”飞行任务的各大系统参试人员和飞行产品已集结发射场，“天宫一号”整装待发。
按照中国载人航天工程分为“三步走”计划：一是航天员上天;二是多人多天飞行、航天员出舱，实现飞船与空间舱的交会对接，并发射短期有人照料的空间实验室;三是建立永久性空间站。此次“天宫一号”的发射就是在完成第二步的后续任务，并为完成第三步战略目标打下基础。
中国载人航天工程相关专家透露，“天宫一号”是未来中国首个空间实验室雏形。之后，我国将在今明两年相继发射“神八”、“神九”、“神十”与之对接。其中，“神八”进行无人对接实验，如果无人对接顺利，“神九”将进行有人对接实验，这样中国载人航天工程的第二步战略目标才能全部达到。
“天宫一号”并非真正的空间站
对于公众来说，首次听到“天宫一号”的名字是在2009年春晚上，“天宫一号”作为神秘礼物亮相。其实，早在几年前，科研人员就开始了“天宫一号”的研制工作。
“‘天宫一号’只是我国空间站建设的第一步，今后我们会慢慢建设大型的空间实验站，等到2020年预计我国的空间站就可以逐步完成了。”参与“天宫一号”项目评审的中国工程院院士张履谦告诉记者。
中国载人航天工程副总指挥、总装备部副部长张建启在接受媒体采访时透露，“天宫一号”重约8.5吨，搭乘的载荷比神舟系列飞船大大提高。
在7月份举行的第十四届中国北京国际科技产业博览会的国家重大科技成就展区，“天宫一号”目标飞行器模型最后一次面向普通公众展出，供公众在现场近距离观看。
记者在现场看到，“天宫一号”主体为短粗的圆柱形。“‘天宫一号’采用两舱构型，分别为实验舱和资源舱。实验舱由密封的前锥段、柱段和后锥段组成，前端安装一个对接机构，以及交会对接测量和通信设备，用于支持与飞船实现交会对接。资源舱为轨道机动提供动力，为飞行提供能源。”工作人员告诉记者。“天宫一号”前后各有一个对接口。这两个对接口就是留给“神舟八号”和“神舟九号”飞船进行对接使用。
有航天专家解释，“‘天宫一号’的设计寿命只有两年，目的是进行无人和有人的对接试验，为今后的空间站的建造积累经验。”专家强调，“天宫一号”并非真正的空间站，而是用于试验我国未来空间站项目所需技术的首个太空试验平台，为此后我国建设空间站做准备。
试验性空间站和空间站的区别
专家透露，试验性空间站和空间站之间主要存在六大区别。首先，试验性空间站在轨寿命通常低于5年，而其他空间站可达5至10年，或者更长;其次，试验性空间站的规模较小，对接口也少，没有扩展能力。而其他空间站至少有两个对接口，能同时对接载人运输器、货物运输器或专用实验舱;三是试验性空间站上的航天员一次在轨时间较短，一般是几十天，而其他空间站上的航天员一次在轨时间大多为百天以上。
此外，试验性空间站上的燃料和消耗品原则上要一次带足，其他空间站则是用货运飞船定期进行多次补给;试验性空间站上的有效载荷设备很少更换，但其他空间站可多次更换和增加实验仪器;试验性空间站上的航天员一般只进行试验、训练等，而其他空间站上的航天员要经常进行维修工作。
空间对接是“天宫一号”主要任务
空间交会与对接是载人航天活动的三大基本技术之一。所谓三大基本技术就是载人航天器的成功发射和航天员安全返回技术、空间出舱活动技术和空间交会对接技术。只有掌握它们，人类才能自由出入太空，更有效地开发宇宙资源。
“随着‘神舟五号’到‘神舟七号’飞船的发射成功，目前我国已经掌握了载人航天器的成功发射和航天员安全返回技术，‘天宫一号’可以为今后建造空间站积累经验。”相关专家说。
从国际角度看，至今发射的宇宙飞船大多作为空间站的往返交通工具和长期停靠在空间站上的救生艇用。为了实现宇宙飞船的运输功能，就必须攻克宇宙飞船与空间站的空间交会技术与对接技术，其中，主要设备是交会测量系统和对接机构。
目前美国和俄罗斯已完全掌握了在地面支持下的载人交会与对接技术。尤其是俄罗斯在掌握了空间交会与对接技术以后，先后利用飞船的运输能力发展了几代载人空间站，在空间交会与对接等方面一直占据着技术优势。
虽然起步较晚，但欧洲、日本等国家在空间交会与对接研究方面已取得长足进步，特别是某些单项技术和设备，如地面仿真、对接敏感器等。
“在空间运行的两个航天器对接非常复杂，需要两个航天器的轴线在同一直线上，并且相对速度要接近零。就像地面的两辆急速飞驰的跑车，要让它们的距离必须一直保持在一米左右，这是不容易做到的。” 北京大学地球与空间科学学院教授焦维新说。
他说：“我国现在还没有实现飞船的空间交会对接功能。‘神八’、‘神九’宇宙飞船正在进行这方面的实验。而我国的空间交会对接技术也是一个逐渐完善的过程。不仅是一次对接，还需要二次对接。”
“神八”将与“天宫一号”交会对接
专家告诉记者，航天器之间的对接，常见的形式有两种：俄罗斯使用传统的“杆-锥”式对接，美国使用异体同构周边式对接。后者是比较进步的对接方式，它能为航天员出入提供更大的空间。
航天器的对接，涉及两个高速运动的航天器的轨道交会点的复杂运算，以及对航天器的精确控制，因此是每个空间站在兴建和使用过程中面临的巨大挑战。为保证空间站的顺利对接，需要高性能的计算机来测算和修正航天器的轨道。
“航天器之间的对接可以通过人工遥控或自动方式进行，但一般来说自动方式不太精准，而人工操纵可以提高成功率。美国的航天器对接是通过自动方式让二者接近，再用人工操纵最终完成对接，因此成功率较高。”专家说。
中国工程院院士、国际宇航科学院院士，曾担任中国载人航天工程载人飞船系统总设计师的戚发轫在接受媒体采访时透露，“天宫一号”发射上天后的两个月时间里，地面科研人员将验证其性能。如果运行稳定、工作正常，无人飞船“神舟八号”就会随即上天，追着“天宫一号”，两者进行首次无人对接试验，对接之后共同运行一段时间，而后二者分离，“神八”返回。
据悉，“神舟”系列飞船从“神舟八号”开始会有许多技术改进，成为一种崭新的天地往返飞行器。其中，交会对接功能是其最主要的特色，航天员可以根据电视图像操纵飞船，使其紧跟目标飞行器。
有专家指出，要实现顺利对接，两个飞行器的相对速度不能超过每秒0.2米，横向偏差不能超过18厘米。对接成功后，“神舟八号”会通过很多把锁绑住“天宫一号”。
空间交会对接需要四个环节
有关专家透露，“天宫一号”目标飞行器与“神舟八号”以及“神舟九号”飞船交会对接过程将分四个阶段：远程导引段、近程导引段、最终逼近段和对接停靠段。
远程导引段是在地面测控的支持下，“神舟八号”飞船经过若干次变轨机动，进入到“神舟八号”飞船上的敏感器能捕获目标飞行器的范围(一般为15～100千米)。
近程导引段是“神舟八号”飞船根据自身的微波和激光敏感器测得的与“天宫一号”的相对运动参数，自动引导到距“天宫一号” 0.5千米～1千米左右，由此开始与“天宫一号”最后接近和停靠。
最终逼近是“神舟八号”飞船首先要捕获“天宫一号”的对接轴，当对接轴线不沿轨道飞行方向时，要求“神舟八号”飞船在轨道平面外进行绕飞机动，以进入对接走廊，此时两个航天器之间的距离约100米，相对速度约3～1米/秒。
对接停靠段是“神舟八号”飞船利用由摄像敏感器和接近敏感器组成的测量系统精确测量两个航天器的距离、相对速度和姿态，同时启动小发动机进行机动，使之沿对接走廊向目标最后逼近。在对接合拢前关闭发动机，以0.15～0.18米/秒的停靠速度与目标相撞，最后利用栓一锥或异体同构周边对接装置的抓手、缓冲器、传力机构和锁紧机构使两个航天器在结构上实现硬连接，完成信息传输总线、电源线和流体管线的连接。
据悉，交会对接飞行操作，根据航天员介入的程度和智能控制水平可分为手控、遥控和自主三种方式。
“‘神舟八号’飞船和‘天宫一号’进行的是遥控交会对接，完全依靠地面指挥系统和飞船自身的技术实现，所以说，难度更大一些。”专家透露。一旦“神舟八号”飞船和“天宫一号”交会对接顺利，“神舟九号”飞船将进行载人飞行，通过航天员的舱外作业实现手控对接。
除“交会对接”还可进行科学实验
焦维新告诉记者：“‘天宫一号’的发射是为了建立空间站，建立空间站是为了科学实验。飞船在太空飞行一般是在一周左右，它所能进行的科学实验无论是从内容还是时间上都是有限的。只有空间站可以长时间在太空中运行，这样，我们就可以进行太空产品的开发研制。”
“天宫一号”建成后，可以用来进行科学实验、生产、太空观测、侦察、在太空中储备物质等多种用途。在对地观测方面，当地球上发生地震、海啸或火山喷发等事件时，航天员可以及时调整遥感器的各种参数，以获得最佳观测效果。
中国科学技术大学胡友秋教授认为，“天宫一号”的建立可以为我国带来很大的经济价值。比如在太空育种方面，就可以培育出很多各种各样的蔬菜;在工业方面，还可以制造出特殊材料;另外，还有导航，比如GPS定位可以大大方便人们的出行。
戚发轫透露，中国已经和欧盟签订协议，将在“神舟八号”飞船上搭载实验仪器进行科学实验。
从试验性空间站到载人空间站
在完成无人和有人对接试验后，“天宫一号”的使命将完成。我国将发射正式空间实验室，叫作“天宫二号”。
一些要在空间实验室做的实验，需要很大的空间，起码两三个人在那儿长期工作。这样除了核心舱之外，空间站还有一个结点舱，结点舱相当于一个球形，有很多接口，在上面可以对接好几个实验室，它就像插座一样扩展空间。
目前，“天宫一号”虽还处于研制阶段，但张履谦院士表示，“神舟九号”或者“神舟十号”飞船可能会有航天员进入“天宫一号”中进行短期的空间实验活动。
所以说，“天宫一号”试验性空间站里的配套设施一般必须包括氧气呼吸装置、废气吸收装置、防止空间的辐射照射装置以及宇航员长期生活具备的各种条件。其中产生动力的推力舱、生活舱、实验、接口等都是空间站上比较重要的装置。
专家透露，中国预计在2020年建成的空间站技术起点较高，技术含量可以与国际空间站比肩，但规模较小，只有3个舱室60吨驻3人，无法与国际空间站10个舱室419吨驻6～7人的规模相比。
“但中国的空间站是完全独立完成的，而国际空间站则是由16国共同出资建造的，除了俄美法，其他参与方从中并未获得多少自主的技术。”专家强调。
预计在2020年前后，我国将建成自己的载人空间站，由核心舱、实验舱Ⅰ、实验舱Ⅱ、载人飞船(即已经命名的“神舟”号飞船)和货运飞船五个模块组成。各飞行器既是独立飞行器，具备独立飞行能力，又可以与核心舱组合成多种形态的空间组合体，在核心舱统一调度下协同工作，完成空间站承担的各种任务。
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