2015年11月，中國(guó)航天科技集團(tuán)公司在上海舉行的國(guó)際工業(yè)博覽會(huì)上首次對(duì)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(guó)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(guó)貨運(yùn)飛船，4月上旬這一趟太空行程，是為國(guó)際空間站補(bǔ)充物資，運(yùn)來(lái)科學(xué)實(shí)驗(yàn)材料。此時(shí)，與國(guó)際空間站對(duì)接的，除了兩艘美國(guó)飛船，還有俄羅斯的兩艘載人飛船和兩艘貨運(yùn)飛船。

　　類(lèi)似場(chǎng)景，未來(lái)也將出現(xiàn)在中國(guó)的空間站。隨著在軌工作1630天的天宮一號(hào)目標(biāo)飛行器超期服役后完成使命，今年到明年，中國(guó)將實(shí)施載人航天工程空間實(shí)驗(yàn)室任務(wù)。“天宮”由目標(biāo)飛行器的角色“進(jìn)化”到空間實(shí)驗(yàn)室，標(biāo)志著中國(guó)的“太空家園”——空間站建設(shè)拉開(kāi)大幕。距離2020年前后建成中國(guó)自己的空間站的目標(biāo)已越來(lái)越近。

　　神舟十一號(hào)飛船將和天宮二號(hào)空間實(shí)驗(yàn)室太空對(duì)接，兩名航天員在太空待上30天

　　從上世紀(jì)90年代啟動(dòng)的中國(guó)載人航天工程，確定了“三步走”的發(fā)展戰(zhàn)略，已實(shí)現(xiàn)第一步——發(fā)射無(wú)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(huì)對(duì)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(shí)驗(yàn)室建設(shè)。

　　中國(guó)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(shí)驗(yàn)室任務(wù)就將實(shí)施。據(jù)這位發(fā)言人介紹，空間實(shí)驗(yàn)室任務(wù)是我國(guó)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(guó)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(jì)劃，今年第三季度將擇機(jī)發(fā)射天宮二號(hào)空間實(shí)驗(yàn)室，第四季度發(fā)射神舟十一號(hào)飛船，并搭乘2名男航天員。神舟十一號(hào)飛船與天宮二號(hào)對(duì)接后，航天員將在太空駐留30天，是天宮一號(hào)時(shí)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(yàn)。明年上半年，在完成與神舟十一號(hào)飛船的交會(huì)對(duì)接和空間科學(xué)實(shí)驗(yàn)后，天宮二號(hào)還將與貨運(yùn)飛船進(jìn)行對(duì)接，驗(yàn)證貨物運(yùn)輸和推進(jìn)劑在軌補(bǔ)加等資源補(bǔ)給技術(shù)。

　　為了此次空間實(shí)驗(yàn)室任務(wù)，研制了天宮二號(hào)空間實(shí)驗(yàn)室、神舟十一號(hào)載人飛船和中國(guó)第一艘貨運(yùn)飛船——天舟一號(hào)。發(fā)射空間實(shí)驗(yàn)室和飛船用的是兩枚以往的長(zhǎng)征二號(hào)F運(yùn)載火箭，而發(fā)射貨運(yùn)飛船的則是新研制的長(zhǎng)征七號(hào)運(yùn)載火箭。

　　值得一提的是，長(zhǎng)征七號(hào)作為全新研制的運(yùn)載火箭，是首個(gè)揭開(kāi)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(guó)近60年運(yùn)載火箭研制的最高水平，是我國(guó)新一代中型運(yùn)載火箭的基本型，可在此基礎(chǔ)上衍生出一系列運(yùn)載火箭構(gòu)型，實(shí)現(xiàn)我國(guó)運(yùn)載火箭的升級(jí)換代。一旦投入使用，將大幅提升中國(guó)航天進(jìn)出空間的能力。

　　未來(lái)中國(guó)的空間站建成后，長(zhǎng)期有航天員待在太空，長(zhǎng)征七號(hào)火箭將擔(dān)負(fù)起物資補(bǔ)給的“天地運(yùn)輸”重要任務(wù)。為此，今年6月，長(zhǎng)征七號(hào)火箭可能將單獨(dú)進(jìn)行一次首飛試驗(yàn)。

　　中國(guó)空間站整體呈T字構(gòu)型，可以對(duì)接一艘貨運(yùn)飛船、兩艘載人飛船和兩個(gè)實(shí)驗(yàn)艙，另有一個(gè)供航天員出艙活動(dòng)的出艙口

　　中國(guó)的空間站什么樣？中國(guó)載人航天工程總設(shè)計(jì)師周建平介紹說(shuō)，中國(guó)計(jì)劃在2020年前后建成的空間站總體構(gòu)型是三個(gè)艙段，一個(gè)核心艙，兩個(gè)實(shí)驗(yàn)艙，每個(gè)艙都是20噸級(jí)，整體呈T字構(gòu)型。核心艙有五個(gè)對(duì)接口，可以對(duì)接一艘貨運(yùn)飛船、兩艘載人飛船和兩個(gè)實(shí)驗(yàn)艙，另有一個(gè)供航天員出艙活動(dòng)的出艙口。

　　周建平認(rèn)為，中國(guó)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(duì)接更多的艙段。空間站的研發(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(diǎn)突出載人航天的特色，突出發(fā)揮人在太空中的作用。

　　同時(shí)，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(yùn)營(yíng)管理技術(shù)，具備強(qiáng)大的維護(hù)維修升級(jí)能力。我國(guó)“天舟”貨運(yùn)飛船采用模塊化設(shè)計(jì)，具有全密封貨艙、半密封／半開(kāi)放貨艙、全開(kāi)放貨艙三種構(gòu)型，可以把不同的載荷包括小型艙段運(yùn)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(wú)論是艙段轉(zhuǎn)位、大設(shè)備的移動(dòng)，還是航天員自身的移動(dòng)，都可以通過(guò)機(jī)械臂完成。”周建平說(shuō)，“中國(guó)空間站設(shè)計(jì)有兩類(lèi)機(jī)械臂，長(zhǎng)度累計(jì)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(shí)驗(yàn)室”。一流的太空實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，將為科學(xué)家們?nèi)〉檬澜缂?jí)的重大突破提供有力保障。

　　由于空間站資源十分寶貴，經(jīng)過(guò)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(lèi)的科學(xué)研究實(shí)驗(yàn)設(shè)施。材料科學(xué)的實(shí)驗(yàn)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(lái)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(jià)值。

　　中國(guó)的空間站還有一個(gè)有雄心的計(jì)劃，未來(lái)會(huì)單獨(dú)發(fā)射一個(gè)十幾噸的光學(xué)艙，與空間站保持共軌飛行狀態(tài)。“計(jì)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(chǎng)角是哈勃的300多倍。如果在軌10年，可以對(duì)40%以上的天區(qū)，約17500平方度天區(qū)進(jìn)行觀測(cè)。”周建平說(shuō)。

　　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(guó)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(shuō)，往太空運(yùn)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(wèn)題。”

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

　　空間站如此龐大的系統(tǒng)，需要強(qiáng)有力的電力保障�？臻g站的電源系統(tǒng)包含兩對(duì)“翅膀”——單翼翼展約30米的柔性太陽(yáng)翼。這個(gè)系統(tǒng)能夠?yàn)榭臻g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(dòng)力裝置，這將顯著降低空間站運(yùn)行期間的推進(jìn)劑補(bǔ)給需求。

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

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

　　國(guó)際宇航聯(lián)空間運(yùn)輸委員會(huì)秘書(shū)長(zhǎng)、中國(guó)航天科工集團(tuán)公司二院二部研究員楊宇光介紹說(shuō)，國(guó)際空間站原計(jì)劃2020年離軌，現(xiàn)已確認(rèn)延壽到2024年，部分國(guó)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(méi)有新的計(jì)劃，只有一些非正式、非官方認(rèn)可的建議和方案。

　　中國(guó)的空間站目前雖然是獨(dú)立建造，沒(méi)有國(guó)際合作伙伴，但中國(guó)航天一向歡迎國(guó)際合作。楊宇光說(shuō)，中國(guó)空間站上的對(duì)接口設(shè)計(jì)為可以對(duì)接其他國(guó)家的空間站艙段。同時(shí)也在國(guó)際上提出了四個(gè)級(jí)別的合作，包括聯(lián)合試驗(yàn)、外國(guó)航天員來(lái)訪(fǎng)、外國(guó)飛船來(lái)訪(fǎng)和外國(guó)艙段。

　　楊宇光認(rèn)為，國(guó)際空間站為人類(lèi)太空事業(yè)作出了巨大的貢獻(xiàn)，它的可擴(kuò)展設(shè)計(jì)、兩自由度太陽(yáng)翼等技術(shù)特點(diǎn)都值得學(xué)習(xí)。中國(guó)的空間站則具備后發(fā)優(yōu)勢(shì)，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(qiáng)。中國(guó)空間站的規(guī)模大約為更早的和平號(hào)空間站的一半，60噸級(jí)也小于國(guó)際空間站的400噸級(jí)，這是根據(jù)中國(guó)對(duì)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(guò)去類(lèi)似規(guī)模的空間站完成更多的太空試驗(yàn)。

　　國(guó)際空間站的宇航員角色多樣，選拔對(duì)象也不僅僅限于飛行員。這也將是中國(guó)空間站未來(lái)的一個(gè)方向。

　　目前，我國(guó)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(kāi)展太空科學(xué)實(shí)驗(yàn)，除了良好的身體素質(zhì)這個(gè)共性要求外，未來(lái)需要不同類(lèi)型的航天員，尤其是工程師和科學(xué)家。

　　周建平說(shuō)，一類(lèi)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(lái)后能夠給航天器升級(jí)。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(guò)大量訓(xùn)練，成為航天員。

　　另一類(lèi)是優(yōu)秀科學(xué)家，到了太空后，觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、分析結(jié)果、調(diào)整方案、設(shè)計(jì)新的實(shí)驗(yàn)方案，都需要科學(xué)家來(lái)完成。根據(jù)空間站的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，選擇相關(guān)專(zhuān)業(yè)背景的科學(xué)家進(jìn)行訓(xùn)練，也是未來(lái)航天員選拔一個(gè)主要方向。