逍遥学能 2018-05-30 15:41
在刚刚过去的2009年的春节文艺晚会上，给人印象最为深刻的节目之一莫过于我国自主研发的“天宫一号”飞行器模型闪亮登场。随着我国航天技术水平的不断提高，太空空间站也逐渐揭开了神秘面纱。
“天宫一号”目标飞行器设计重量为8吨。
根据规划，中国将在2010年发射。“天宫一号”实际上是空间实验室的实验版。之后，我国将发射神舟八号。“神八”是一艘无人的神舟飞船，与“天宫一号”进行无人自动对接试验。前，我国将再陆续发射“天宫二号”、“天宫三号”两个空间实验室。
中国为什么要耗费大量的人力和财力建造自己的空间站？对这个问题，北京大学地球与空间学院焦维新教授告诉《北京科技报》：“造船是为了建立空间站，建站是为了科学实验，这就是我国自主建立‘天宫一号’空间站的原因。”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的在太空中运行。这样，我们就可以做各式各样的科学实验，还有进行太空产品的开发研制。”
中国工程院院士张履谦表示，空间站是航天事业发展的一个必然趋势，它代表了一个国家的航天国力。如果我们现在不去掌握这项技术，等到需要使用空间站时再来建造就会落后了。
“‘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，空间站上的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。”
除此而外，中国科学技术大学地球和空间科学系胡友秋教授认为，“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，对农业会有很大的好处；在工业方面，还可以制造出在地球上制造不出来的材料；另外，还有导航，比如GPRS定位可以大大方便人们的出行，但是如果不借助空间站就无法实施。
张履谦院士告诉《北京科技报》，太空空间站的建立，简单来说，就是通过各个宇宙飞船的组装对接而成的。“天宫一号”也是如此，我国在未来计划要发送神州八号、神州九号、神州十号，然后把这三个飞船与“天宫一号”进行组装对接，这就形成了一个小型空间站。而要想实现飞船的对接，首先就需要有大型的火箭能够把重量很大的飞行器发送到太空中，还有就是需要具备人们长期在空间站生活的设施，以及解决火箭对接的问题。
焦维新告诉记者，空间站就像是一座空间大厦，是在太空轨道上逐步组装起来。当各种部件在地面上设计完成以后，借助大型的运输工具，也就是能够进行大运载的火箭把大的部件送入到太空，这是地面研制技术。还有组装技术，包括比较实用的机器手，因为大的部件是无法靠人使用的，需要使用机器手。
焦维新说，建设“天宫一号”空间站最关键的部分就是“空间交会对接”技术。两个或两个以上的航天器通过轨道参数的协调，在同一时间到达太空同一位置的过程称为交会。对接是在交会的基础上，通过专门的对接机构将两个航天器连接成一个整体。实现两个航天器在太空交会对接的系统，称为交会对接系统。
焦维新说：“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。在对接时，需要两个航天器的轴线在同一条直线上，并且相对速度要接近0。这个难度是非常大的，因为两个航天器的速度都很快。就像是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1米左右，这是非常不容易做到的。”
焦维新告诉记者：“国际空间站的构造属于横架式结构，也就是说在距离大气层300-400公里以外的空间上有一个大梁，在这个大梁的有些地方可以接太阳能帆板，在一些地方建造各种实验舱。”“天宫一号”也是选择在距离大气层300-400公里以外建立。
我国目前研制的“天宫一号”采用的是两舱结构，分别为实验舱和资源舱。实验舱可保证舱压、温湿度、气体成分等航天员的生存条件，用于航天员驻留期间在轨工作和生活，密封的后锥段安装再生生保等设备。实验舱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。
目前，“天宫一号”虽还处于研制阶段，但张履谦院士表示，总体说来，“天宫一号”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。
若要在“天宫一号”里工作和生活，还要考虑应对各种紧急突发事件的发生。其中包括氧气装置故障，或控制陀螺失灵，甚至连厕所不能用都能称为是大问题。所以在建造时需要考虑到各种紧急应急措施。像国际空间站，一直都有个联盟号飞船在为它保驾护航，如果空间站出现问题，它可以进行维修，还可以接宇航员回到地球。航天飞机的拉动力系统可以定期为空间站加速，使空间站一直在自己的轨道内运行。如果氧气装置出现了问题，还可以运用制氧的原料自己制氧。
“‘天宫一号’只是我国空间站建设的起步，今后我们会慢慢建设大型的空间实验站，预计大体要花上一二十年的时间，等到2020年预计我国的空间站就可以逐步完成了。”张履谦说到。