9月1日，中國載人航天工程辦公室宣布，由于受“實(shí)踐十一號04星”衛(wèi)星發(fā)射失利影響，原定于8月中下旬發(fā)射的空間試驗(yàn)站雛形“天宮一號”或推遲至本月下旬發(fā)射。具體發(fā)射日期將根據(jù)失利火箭故障調(diào)查結(jié)果來決定。
“天宮一號”是中國2011年航天發(fā)射計(jì)劃的“重頭戲”。根據(jù)計(jì)劃，發(fā)射“天宮一號”后兩年內(nèi)，中國將相繼發(fā)射神舟八號、神舟九號、神舟十號飛船，分別與“天宮一號”完成空間交會對接。之后，2020年，中國將要建設(shè)自己的空間站。
與“天宮一號”的發(fā)射相呼應(yīng)，俄羅斯航天器制造企業(yè)俄羅斯動力公司總裁洛帕塔日前表示，俄羅斯將重啟私人太空游項(xiàng)目，下一名太空游客將于2014年啟程飛赴國際空間站。
放眼宇宙，人類的太空探索從未停歇。作為我國自主研制的空間試驗(yàn)站，“天宮一號”只是中國空間站的雛形，承擔(dān)的是實(shí)驗(yàn)先鋒的角色，然而，隨著“天宮一號”發(fā)射，意味著中國迎來“空間站元年”，進(jìn)入航天“空間站時(shí)代”。
“天宮一號”長啥樣？
根據(jù)中國載人航天工程網(wǎng)的介紹，“天宮一號”主體為短粗的圓柱型，重量和神舟七號一樣，約為8噸，直徑比神舟飛船更大。
它采用兩艙結(jié)構(gòu)，分別為實(shí)驗(yàn)艙和資源艙。實(shí)驗(yàn)艙由密封的前錐段、柱段和后錐段組成，可保證艙壓、溫度、濕度、氣體成分等航天員生存條件，用于航天員駐留期間在軌工作和生活，密封的后錐段安裝再生生保等設(shè)備。而資源艙內(nèi)有發(fā)動機(jī)、電源裝置等，為軌道機(jī)動提供動力，為飛行提供能源。
“天宮一號”最重要的功能是完成與飛船進(jìn)行交會對接的試驗(yàn)。為此，它前后各設(shè)有一個對接口。安裝在實(shí)驗(yàn)艙前端的交會對接機(jī)構(gòu)，以及交會對接測量和通信設(shè)備，是“天宮”和飛船聯(lián)通的關(guān)鍵所在。
從外表上看，它類似于一扇圓形的門，內(nèi)部直徑約為0.8米，航天員可以通過這一扇門從飛船進(jìn)入“天宮一號”。
航天員的生活必需品和工作所需的材料、設(shè)備均由飛船運(yùn)送，載人飛船停靠在實(shí)驗(yàn)室外邊，作為應(yīng)急救生飛船。如果實(shí)驗(yàn)室發(fā)生故障，可隨時(shí)載航天員返回地面，航天員工作完成后，乘飛船返回。
中國工程院張履謙院士曾向媒體透露，“天宮一號”里的配套設(shè)施包括氧氣呼吸裝置、廢氣吸收裝置、防止空間的輻射照射裝置以及宇航員長期生活具備的各種條件。
在太空工作，可以獲得地球上無法得到的實(shí)驗(yàn)環(huán)境，但微重力的生活環(huán)境，使得在地球上平常的事情也變得異常麻煩。
張履謙院士表示，若要在“天宮一號”里工作和生活，要考慮應(yīng)對各種緊急突發(fā)事件的發(fā)生。其中包括氧氣裝置故障，或控制陀螺失靈，甚至連廁所不能用都能稱為是大問題。所以在建造時(shí)需要考慮到各種緊急應(yīng)急措施。
將實(shí)現(xiàn)“交會對接”
空間交會對接簡稱“交會對接”，主要目的是將航天員從太空飛船送入空間實(shí)驗(yàn)室或空間站，與載人航天器發(fā)射和航天員安全返回技術(shù)、空間出艙活動技術(shù)并列為載人航天的三大基本技術(shù)，也是建立空間站的重要基礎(chǔ)。
空間實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)過程是先發(fā)射無人空間實(shí)驗(yàn)室，而后再用運(yùn)載火箭將載人飛船送入太空，與停留在軌道上的實(shí)驗(yàn)室交會對接，航天員從飛船的附加段進(jìn)入空間實(shí)驗(yàn)室，開展工作。
“‘天宮一號’試驗(yàn)?zāi)康暮苊鞔_，突破無人交會對接技術(shù)。這是空間站最基本最關(guān)鍵的基礎(chǔ)。”北京大學(xué)地球與空間科學(xué)學(xué)院教授焦維新說。
“天宮一號”要完成在太空中兩年的飛行任務(wù)，并完成出艙活動、空間交會對接試驗(yàn)和發(fā)射長期自主飛行以及有人照料的空間實(shí)驗(yàn)室等目標(biāo)，“天宮一號”的任務(wù)才算圓滿完成。
交會是指兩個或兩個以上的航天器通過軌道參數(shù)的協(xié)調(diào)，在同一時(shí)間到達(dá)太空同一位置的過程。對接是在交會的基礎(chǔ)上，通過專門的對接機(jī)構(gòu)將兩個航天器連接成一個整體。因?yàn)槠渲匾饬x，空間交會與對接成為載人航天活動的三大基本技術(shù)之一。
交會的具體程序是，先將目標(biāo)飛行器發(fā)射入軌并精確測定其運(yùn)行軌道，當(dāng)其飛經(jīng)待發(fā)飛行器發(fā)射場上空時(shí)，通過擇機(jī)發(fā)射使后者與前者運(yùn)行在相同的軌道上，并且將距離控制在一定范圍內(nèi)，隨后再依靠飛行器本身的機(jī)動能力讓兩者逐漸連為一體。
這個過程的難度很大。在太空中的空間實(shí)驗(yàn)室和飛船都保持高速運(yùn)行，時(shí)速到達(dá)28000公里以上，在對接過程中，需要兩個航天器的軸線在同一條直線上，并且相對速度要接近0，如果計(jì)算不準(zhǔn)，就可能發(fā)生飛船相撞事故。
焦維新打了一個比方表示，“就像是地面的兩輛急速飛馳的跑車，要讓它們的距離必須一直保持在1米左右，這是非常不容易做到的。”
在國外載人航天活動早期，航天器在空間交會對接過程中就曾失敗。比如，俄羅斯“進(jìn)步M3-4”飛船與“和平”號空間站在對接過程中“相撞”。
甚至到現(xiàn)在，交接失敗仍時(shí)有發(fā)生。2010年7月2日和10月31日，俄國的兩艘“進(jìn)步”M貨運(yùn)飛船首次自動對接都失敗，不得不改為手動。2005年美國發(fā)射的DART衛(wèi)星，甚至與目標(biāo)衛(wèi)星轟然相撞。
目前世界上有美國、俄羅斯、歐洲和日本研制的飛行器分別完成了與運(yùn)行在地球軌道上目標(biāo)飛行器的交會對接。但到目前為止，只有美國和俄羅斯掌握完整的交會對接技術(shù)。歐洲和日本交會對接技術(shù)方面分別靠美國或俄羅斯的技術(shù)支持。
異軍突起的中國對空間交會技術(shù)的探索，自然引起了各航天大國的高度注意。
將科學(xué)實(shí)驗(yàn)室搬上太空
“天宮一號”是我國首個空間實(shí)驗(yàn)室的名稱，該目標(biāo)飛行器成功發(fā)射后，我國還將連續(xù)發(fā)射“神八”、“神九”、“神十”飛船與“天宮一號”交會對接，從而建立第一個中國空間實(shí)驗(yàn)室。
根據(jù)我國的航天計(jì)劃，空間實(shí)驗(yàn)室是我國載人航天工程的第二步，將在2016年前完成，為最終建成空間站提供技術(shù)支持；而第一步即載人飛船階段，已由神五、神六、神七飛船實(shí)現(xiàn)。
在“天宮一號”發(fā)射之后，2015年前，我國將再陸續(xù)發(fā)射“天宮二號”、“天宮三號”兩個空間實(shí)驗(yàn)室。“天宮二號”將主要開展地球觀測和空間地球系統(tǒng)科學(xué)、空間應(yīng)用新技術(shù)、空間技術(shù)和航天醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域的應(yīng)用和試驗(yàn)。
“天宮三號”將主要完成驗(yàn)證再生生保關(guān)鍵技術(shù)試驗(yàn)、航天員中期在軌駐留、貨運(yùn)飛船在軌試驗(yàn)等，還將開展部分空間科學(xué)和航天醫(yī)學(xué)試驗(yàn)。
中國為什么要耗費(fèi)大量的人力和財(cái)力建造自己的空間站？中國工程院院士張履謙表示，空間站是航天事業(yè)發(fā)展的一個必然趨勢，它代表了一個國家的航天國力。“如果我們現(xiàn)在不去掌握這項(xiàng)技術(shù)，等到需要使用空間站時(shí)再來建造就會落后了。”
北京大學(xué)地球與空間科學(xué)學(xué)院焦維新教授接受媒體采訪時(shí)表示，“造船是為了建立空間站，建站是為了科學(xué)實(shí)驗(yàn)，這就是我國自主建立空間站的原因。”
人類目前載人航天活動的終極目的，是將實(shí)驗(yàn)室搬上太空，利用太空微重力高真空的獨(dú)特環(huán)境，開展地面無法進(jìn)行的生命科學(xué)、材料科學(xué)等實(shí)驗(yàn)，從而為人類造福。
“天宮一號”建成后，可以用來進(jìn)行科學(xué)實(shí)驗(yàn)、生產(chǎn)、太空觀測、偵察、在太空中儲備物質(zhì)等多種用途。在對地觀測方面，當(dāng)?shù)厍蛏习l(fā)生地震、海嘯或火山噴發(fā)等事件時(shí)，空間站上的航天員可以及時(shí)調(diào)整遙感器的各種參數(shù)，以獲得最佳觀測效果。
除此之外，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)地球和空間科學(xué)系胡友秋教授認(rèn)為，“天宮一號”的建立可以為我國帶來很大的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。
10年后成“國際空間站”？
2020年國際空間站將結(jié)束其使命，而中國的空間站正好進(jìn)入軌道。許多人設(shè)想，中國的空間實(shí)驗(yàn)室是否可望擔(dān)負(fù)新的國際空間站的職能。
北京時(shí)間今年7月21日，美國最后一艘航天飛機(jī)“阿特蘭蒂斯”號結(jié)束最后一次任務(wù)，在佛羅里達(dá)州肯尼迪航天中心安全著陸，航天飛機(jī)“謝幕之旅”畫上了一個完滿的句號。“阿特蘭蒂斯”的謝幕，意味著美國30年航天飛機(jī)時(shí)代宣告終結(jié)。
阿特蘭蒂斯才告別蒼穹，7月27日，俄羅斯太空官員就宣布，他們打算在2020年國際空間站的使用期限結(jié)束后，把它沉入大海。國際空間站是目前太空中唯一的空間站。
即使國際空間站被廣泛認(rèn)為科研潛力遠(yuǎn)未得到完全發(fā)揮，出于各自戰(zhàn)略考慮，各參與國之間想法并不一致。美國出于對探月工程和探測火星的更高熱情，早在2009年就已經(jīng)不再向國際空間站注入資金。
今年美國航天飛機(jī)謝幕之后，國際空間站將面臨運(yùn)載能力的挑戰(zhàn)。目前，歐洲的ATV和日本的HTV都只是貨運(yùn)飛船，而且沒有重返地球的運(yùn)輸能力，“聯(lián)盟”號飛船又無法將大型貨物運(yùn)回地球。此次俄國火箭發(fā)射的失利更降低了公眾對俄國運(yùn)載能力的信心。
在空間站項(xiàng)目未來發(fā)展廣受爭議的時(shí)候，中國的空間試驗(yàn)站的探索格外引人注目。
前美國國家航天和宇航航行局(NASA)官員、喬治華盛頓大學(xué)教員斯科特(ScottPace)將“天宮一號”比作上世紀(jì)90年代俄羅斯所發(fā)射的“和平號”空間站。
當(dāng)國際空間站結(jié)束其使命時(shí)，中國的空間站正好進(jìn)入軌道。許多人設(shè)想，中國的空間實(shí)驗(yàn)室是否可望擔(dān)負(fù)新的國際空間站的職能。
對此，曾任酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心副主任、中國載人航天工程原副總指揮的張建啟表示，“中國空間站將是一個開放的平臺工程，讓外國的科學(xué)家和宇航員上去和中國合作進(jìn)行科學(xué)實(shí)驗(yàn)，是再正常不過的事情”。
但也有另外的聲音對此提出質(zhì)疑。中國空間技術(shù)研究院研究員龐之浩分析認(rèn)為，中國實(shí)施空間站工程“完全是量力而行”：我國計(jì)劃的空間站只有60噸，3個艙，而國際空間站是近400噸，13個艙，“和平”號也有123噸。
他表示，追求國際空間站那樣規(guī)模的長期存在，并非中國國力可以輕松承擔(dān)，更別說未來的月球開發(fā)和太空移民之類耗資天文數(shù)字的工程。
而英國《航天飛行》雜志撰稿人陳藍(lán)則認(rèn)為，“天宮”不大可能成為唯一的空間站。“美國民營的近地軌道基礎(chǔ)設(shè)施進(jìn)展很快。2020年國際空間站退役，中國大空間站上去的時(shí)候，可能至少會有一個商業(yè)空間站已經(jīng)在軌。”來源：南方日報(bào)