在四大名著《西游記》中，有一出家喻戶曉的故事：美猴王孫悟空“大鬧天宮”，嚇壞了玉皇大帝和王母娘娘。我國古代神話故事中的天宮，正是神仙們在天上居住的宮殿。

　　遙望浩瀚星空的古代人也許不會(huì)想到，千百年后的今天，我們即將建造自己的“太空宮殿”，迎接航天員入住。它凝聚了我國幾代航天人的心血與夢想。

　　太空宮殿雛形是什么？我們?yōu)槟斀狻疤鞂m一號”。

　　天宮一號什么模樣？

　　“小胖子”肚內(nèi)建造小公寓

　　2009年春晚，“天宮一號”模型登上舞臺(tái)，正式亮相。它挺著圓鼓鼓的肚子，張開兩片“翅膀”，憨態(tài)可掬。

　　這個(gè)“大肚子”，就是“天宮一號”的圓柱形實(shí)驗(yàn)艙，是將來航天員活動(dòng)的地方。兩片像鳥兒一樣伸展的“翅膀”，便是太陽能帆板，能利用太陽光發(fā)電，給“天宮”補(bǔ)充能量。

　　“天宮一號”是在神舟號飛船基礎(chǔ)上改裝而成。外形上，“天宮一號”比神舟七號飛船腰圍粗了一大圈，是個(gè)不折不扣的“小胖子”。它是我國當(dāng)前體積最大、重量最重的航天器，最大直徑比“神七”多出近1米，能為航天員提供一個(gè)更寬裕的空間。

　　組成上，與三艙段的“神七”不同，“天宮”由實(shí)驗(yàn)艙和資源艙兩部分組成。實(shí)驗(yàn)艙是密封艙，可保證艙壓、溫濕度、氣體成分等航天員生存的基本條件，還精心打造了一個(gè)15立方米的“小公寓”。資源艙則為航天器提供能源和動(dòng)力。

　　中國空間技術(shù)研究院載人航天總體部科技委委員楊宏介紹，同為載人航天器，“天宮一號”在載人的可靠性、安全性上，與神舟系列飛船具有相同要求，但載人飛船是運(yùn)輸工具，送航天員在天地間往來，“天宮”則在近地軌道上長期運(yùn)行，直至最后完成使命才墜落地球。

　　天宮一號有何任務(wù)？

　　與神八“接吻”迎接航天員

　　中國載人航天工程副總指揮牛紅光介紹，天宮一號飛行的主要任務(wù)，是為實(shí)施航天器空間交會(huì)對接飛行試驗(yàn)、突破和掌握航天器交會(huì)對接技術(shù)，提供交會(huì)對接目標(biāo)。在兩年時(shí)間內(nèi)，“天宮一號”將先后與神舟八號、神舟九號、神舟十號飛船交會(huì)對接，迎接航天員短期駐留。

　　“天宮一號”是目標(biāo)飛行器，即自身裝有被動(dòng)對接機(jī)構(gòu)，在太空中等待飛船到來，“追上、靠近、貼攏”，實(shí)現(xiàn)合二為一。因此實(shí)驗(yàn)艙前段用于交會(huì)對接的機(jī)構(gòu)，及相應(yīng)的測量設(shè)備，是“天宮”身上最關(guān)鍵的部分，待“神八”上天，它們就將“接吻”。

　　除此之外，“天宮一號”還肩負(fù)組合體的控制和管理任務(wù)。據(jù)楊宏介紹，此次交會(huì)對接任務(wù)中，“天宮”與“神八”連成一體后，將合成一個(gè)飛行器，屆時(shí)“神八”便成了跟在“天宮”后頭的小弟弟，聽“天宮”統(tǒng)一發(fā)號施令。

　　交會(huì)對接是世界公認(rèn)的技術(shù)難題，又是建造空間站的必備技術(shù)，是必須逾越的關(guān)卡。“天宮一號”在兩年時(shí)間內(nèi)分別完成與三艘飛船的交會(huì)對接，為我國將來建造空間站鋪路。

　　飛天的意義是什么？

　　為真正的空間實(shí)驗(yàn)室探路

　　“天宮一號”被稱為我國空間實(shí)驗(yàn)室的雛形，它其實(shí)是一個(gè)簡易的空間實(shí)驗(yàn)室。

　　空間實(shí)驗(yàn)室的建立，是為讓航天員在太空中做科學(xué)實(shí)驗(yàn)，通常首先發(fā)射一個(gè)無人實(shí)驗(yàn)室，再發(fā)射載人飛船，將航天員送入太空，飛船與停留在軌道上的實(shí)驗(yàn)室交會(huì)對接后，航天員沿連接通道進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室，開展工作。等任務(wù)完成，飛船脫離實(shí)驗(yàn)室，載航天員回地面。

　　據(jù)我國載人航天工程規(guī)劃，將在2011年至2015年間先后發(fā)射“天宮”三姐妹?！疤鞂m一號”作為先行者，為后續(xù)發(fā)射的“天宮二號”與“天宮三號”探路，后兩者將是我國真正意義上的空間實(shí)驗(yàn)室。

　　楊宏介紹，“天宮一號”此次主要開展空間技術(shù)實(shí)驗(yàn)，同時(shí)相應(yīng)開展空間科學(xué)實(shí)驗(yàn)。

　　楊宏介紹，自“神舟一號”至今，已安排100多項(xiàng)實(shí)驗(yàn)，均在幾百家科研機(jī)構(gòu)中選出，能在交會(huì)對接過程中進(jìn)行實(shí)驗(yàn)是非常難得的機(jī)會(huì)，在資源、功耗各方面限制非?？量痰臈l件下，為開展國內(nèi)領(lǐng)先水平的空間科學(xué)實(shí)驗(yàn)，付出了巨大努力。

　　除進(jìn)一步掌握空間交會(huì)對接技術(shù)外，后續(xù)空間實(shí)驗(yàn)室還將試驗(yàn)飛行器長期在軌自主飛行、載人環(huán)境、物品補(bǔ)給等關(guān)鍵技術(shù)。

　　天宮一號未來如何？

　　兩年后退役墜入指定海域

　　前段時(shí)間，美國“衛(wèi)星失控撞地球”一事備受關(guān)注，引發(fā)人們對太空垃圾威脅地球的擔(dān)憂。“天宮一號”結(jié)束服役后將何去何從？在前天召開的發(fā)布會(huì)上，載人航天工程新聞發(fā)言人武平首次透露，“天宮一號”服役期滿，將墜入指定海域。

　　“天宮一號”將在約350公里高空，以每秒7.91公里的速度飛行，達(dá)到光速的23倍。(鳳凰網(wǎng)編者注：此處有誤，目前尚無超光速的物質(zhì)存在。)此前的神舟系列飛船，在太空停留時(shí)間均以“天”為單位計(jì)算，而“天宮”將繞地球轉(zhuǎn)兩年，是我國迄今為止壽命最長的低軌道飛行器。

　　但與國際空間站長達(dá)十余年的使用壽命相比，“天宮一號”的生命就顯得短暫。為何不讓“天宮”再飛久一些？《國際太空》雜志執(zhí)行主編龐之浩解釋說，“天宮”按空間實(shí)驗(yàn)室雛形的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，肩負(fù)的交會(huì)對接試驗(yàn)任務(wù)能在兩年內(nèi)完成，無需延長壽命，以免徒增成本。

　　楊宏介紹，已設(shè)計(jì)好離軌控制措施，在“天宮一號”壽命末期，將發(fā)出相關(guān)指令，讓其離開目標(biāo)軌道，墜落地球，“不會(huì)留下太空垃圾，也不會(huì)對地面造成影響”。

　　太空飛行面臨哪些危險(xiǎn)？

　　在我國，從沒有一個(gè)飛行器在天上待那么久。從無處不在的太空垃圾，到隨時(shí)降臨的太陽風(fēng)暴，各種大考小考，它都將一一面對。在太空飛行的每一天，科技人員都會(huì)進(jìn)行碰撞概率的計(jì)算，看看那些散落在太空的“不速之客”，會(huì)不會(huì)產(chǎn)生威脅。

　　遭遇空間碎片概率大

　　據(jù)統(tǒng)計(jì)，直徑大于1厘米的空間碎片數(shù)量已超11萬個(gè)，小到人造衛(wèi)星碎片、漆片、粉塵，大到整個(gè)火箭發(fā)動(dòng)機(jī)。在幾千米每秒甚至幾十千米每秒的相對速度下，即使與幾毫米長的碎片輕微碰撞，也可能對“天宮一號”造成致命打擊。

　　“威脅肯定存在，而且要比我們以往的神六、神七面臨得更大！”中國科學(xué)院空間中心研究員都亨認(rèn)為，“天宮一號”體積和重量均大于神舟號飛船，且在軌運(yùn)行兩年，被撞擊的概率更高。

　　“天宮”與“神八”肩負(fù)交會(huì)對接任務(wù)。一旦遇碎片，或“天宮”或“神舟”都需改變原軌道躲避，可能直接導(dǎo)致對接任務(wù)無法完成。

　　都亨表示，如果可以詳細(xì)且完整地知道每一個(gè)空間碎片的軌道數(shù)據(jù)，那么通過調(diào)整軌道躲避撞擊就很容易。“但難就難在，目前我們還沒有自己的數(shù)據(jù)來支持?！?/p>

　　>>應(yīng)對

　　穿“防護(hù)甲”嚴(yán)陣以待

　　為防止這些“不速之客”的傷害，“天宮一號”穿上2至3毫米厚的金屬外衣，艙體上設(shè)計(jì)了特殊的防護(hù)裝置，并攜帶防護(hù)板，可遮擋微小碎片的撞擊，較小的太空垃圾幾乎不會(huì)對它造成影響。

　　“天宮一號”在太空中飛行的每一天，中國空間技術(shù)研究院的科技人員都將進(jìn)行碰撞概率的計(jì)算，以提前應(yīng)對。航天五院的工作者還為“天宮一號”制定了專門的預(yù)警機(jī)制，用黃、橙、紅代表不同的預(yù)警等級，紅色代表有可能撞擊到“天宮一號”的碎片，是最高級別的危險(xiǎn)。

　　經(jīng)初步計(jì)算結(jié)果表明，兩年的在軌運(yùn)行過程中，“天宮”不會(huì)遇到危險(xiǎn)“訪客”。一旦真有危險(xiǎn)，或遇到體積較大的“家伙”，技術(shù)人員會(huì)在地面向“天宮一號”發(fā)出指令，提前啟動(dòng)預(yù)警機(jī)制，改變飛行軌道和速度以避開危險(xiǎn)物，再回到預(yù)定的軌道繼續(xù)飛行。

　　工作人員還在地面進(jìn)行了零壓力應(yīng)急試驗(yàn)，當(dāng)“天宮”艙體出現(xiàn)5毫米漏孔時(shí)，采取的措施能維持艙壓不小于70千帕、并保持80分鐘，這樣才能為航天員贏得充足的逃生時(shí)間。

　　2近兩年太陽頻繁“打噴嚏”

　　除空間碎片外，太陽風(fēng)暴也是潛在威脅之一。太陽因能量增加會(huì)向空間釋放出大量帶電粒子流，形成的高速粒子流，就是“太陽風(fēng)暴”，被科學(xué)家形象地比喻為“太陽打噴嚏”。

　　據(jù)介紹，高層大氣受太陽風(fēng)暴的影響，密度會(huì)發(fā)生劇烈變化，對航天器造成影響。2003年10月，由太陽耀斑爆發(fā)引發(fā)的一系列強(qiáng)烈太陽風(fēng)暴，就曾使多國的航天器受到干擾。

　　交會(huì)對接任務(wù)對精確定軌的要求非常高，而這兩年正是太陽活動(dòng)的高峰年。研制人員預(yù)計(jì)，“天宮一號”難逃此劫，受其影響，其軌道的衰減速度將加快，進(jìn)而影響“神八”之后的交會(huì)對接。

　　>>應(yīng)對

　　太陽射電望遠(yuǎn)鏡顯身手

　　今年8月通過驗(yàn)收的山東石島太陽射電望遠(yuǎn)鏡，及2008年已建成的第一個(gè)太陽光球色球望遠(yuǎn)鏡，將預(yù)報(bào)可能對飛行器造成影響的太陽風(fēng)暴。

　　太陽射電望遠(yuǎn)鏡每天日出開始工作，日落收工，實(shí)時(shí)監(jiān)測，國家空間天氣監(jiān)測預(yù)警中心隨時(shí)調(diào)取數(shù)據(jù)信息；太陽光球色球望遠(yuǎn)鏡則在工作時(shí)間內(nèi)，每分鐘產(chǎn)生一張照片，于當(dāng)天下午發(fā)送到國家空間天氣監(jiān)測預(yù)警中心。

　　同時(shí)，相關(guān)科研人員還通過有效的設(shè)計(jì)，適時(shí)利用地面控制系統(tǒng)，啟動(dòng)“天宮一號”上的推進(jìn)器將其往高處托舉，以維持在要求的軌道高度。

　　3如果自身設(shè)備出現(xiàn)故障

　　“天宮一號”里有500余臺(tái)大小設(shè)備，對在軌運(yùn)行和正常工作都十分關(guān)鍵。在長達(dá)兩年的時(shí)間里，這些設(shè)備在太空中一旦出現(xiàn)故障該怎么辦？

　　>>應(yīng)對

　　幾百預(yù)案保證正常運(yùn)轉(zhuǎn)

　　中國空間技術(shù)研究院載人航天總體部型號主管設(shè)計(jì)師李興乾表示，設(shè)計(jì)時(shí)已作充分的地面試驗(yàn)，有的設(shè)備試驗(yàn)次數(shù)達(dá)萬次以上。此外，還針對各種可能出現(xiàn)的故障提前制定了幾百項(xiàng)預(yù)案，各級、各層面都做了備份，保證“天宮一號”各部件的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

　　在一些關(guān)鍵設(shè)備的控制上還設(shè)計(jì)了“雙保險(xiǎn)”，比如無人期間設(shè)備自動(dòng)控制，有人時(shí)還可以讓航天員參與進(jìn)行人工控制。

　　李興乾表示，“天宮一號”的艙體密封性很高，保證所攜帶資源的泄漏微乎其微，發(fā)射時(shí)也會(huì)帶足氣源進(jìn)行泄漏補(bǔ)償，不會(huì)影響航天員的正常使用。

　　幕后

　　體檢嚴(yán)格天宮遭罪

　　奔赴太空前，“天宮一號”要經(jīng)過嚴(yán)格“體檢”，以確保能適應(yīng)太空環(huán)境。

　　在中國空間技術(shù)研究院高大的廠房內(nèi)，工作人員模仿“天宮”從發(fā)射升空到太空飛行的各種環(huán)境，通過振動(dòng)試驗(yàn)、噪聲試驗(yàn)、真空熱試驗(yàn)、泄復(fù)壓試驗(yàn)等，逐一檢查“天宮”的身體，分析與排查各種“病癥”。

　　交會(huì)對接是此次任務(wù)的重頭戲，為測試對接時(shí)太空通信能否保持通暢，工作人員甚至請來大飛機(jī)幫忙，在地面進(jìn)行多次對接試驗(yàn)。他們分別坐上兩架飛機(jī)，相距一定距離飛行，一邊模擬交會(huì)對接過程，一邊測試通信系統(tǒng)能否有效發(fā)送并接收信號。

　　“天宮一號”還被五花大綁在振動(dòng)臺(tái)上“跳舞”，這是為測試它能否適應(yīng)火箭起飛時(shí)產(chǎn)生的巨大振動(dòng)，以及過載產(chǎn)生的影響，所做的振動(dòng)試驗(yàn)和熱力學(xué)試驗(yàn)。在振動(dòng)臺(tái)上，“天宮一號”被死死固定住，渾身接滿數(shù)百條導(dǎo)線，一次次左右上下“跳舞”，工作人員在旁觀測輸出的各項(xiàng)數(shù)據(jù)，檢測振動(dòng)對各種設(shè)備產(chǎn)生的影響。

　　在太空飛行，陽光也會(huì)起起落落，時(shí)冷時(shí)熱。為模仿這一環(huán)境，“天宮一號”被裝進(jìn)特制的大罐內(nèi)，里邊抽成真空狀態(tài)，時(shí)而加熱，時(shí)而冷卻，創(chuàng)造“惡劣”的環(huán)境，考驗(yàn)“天宮一號”在極端溫度條件下的適應(yīng)能力。

　　在地面進(jìn)行的所有嚴(yán)厲的考試中，“天宮一號”遭了不少罪，這正是為了此時(shí)此刻，它能在太空承受更為嚴(yán)峻的考驗(yàn)。

　　歷程

　　1986年3月

　　中國著名科學(xué)家王大珩、王淦昌、楊嘉墀、陳芳允聯(lián)合提出《關(guān)于跟蹤研究外國戰(zhàn)略性高技術(shù)發(fā)展的建議》，經(jīng)論證、批準(zhǔn)后成為《高技術(shù)研究發(fā)展計(jì)劃綱要》，代號為“863計(jì)劃”。10月，中央撥?？?00億元實(shí)施計(jì)劃，其中40億用在航天領(lǐng)域。

　　載人航天工程批準(zhǔn)上馬，確定三步走發(fā)展戰(zhàn)略。

　　“神舟一號”發(fā)射，載人航天工程進(jìn)行第一次飛行試驗(yàn)。2001年1月10日

　　“神舟二號”升空，是我國第一艘正樣無人飛船。

　　“神舟四號”升空，全面驗(yàn)證飛船系統(tǒng)。

　　“神舟五號”成功實(shí)施首次載人航天飛行。

　　“神舟七號”實(shí)現(xiàn)首次出艙。

　　“天宮一號”飛天，將重點(diǎn)突破空間飛行器交會(huì)對接技術(shù)，為建立空間實(shí)驗(yàn)室做準(zhǔn)備。

　　檔案

　　飛天“三步走”

　　1992年，我國確定載人航天工程三步走發(fā)展戰(zhàn)略。第一步為發(fā)射載人飛船，建成初步配套的試驗(yàn)性載人飛船工程，神一至神六已完成。

　　第二步要突破載人飛船和空間飛行器的交會(huì)對接技術(shù)，并利用載人飛船技術(shù)改裝、發(fā)射一個(gè)空間實(shí)驗(yàn)室，解決有一定規(guī)模的、短期有人照料的空間應(yīng)用問題。

　　第三步是建造空間站，解決有較大規(guī)模的、長期有人照料的空間應(yīng)用問題。

　　今年完成首次交會(huì)對接后，后續(xù)任務(wù)是到2012年底前，完成無人和載人空間交會(huì)對接試驗(yàn)；到2016年前，研制并發(fā)射空間實(shí)驗(yàn)室，突破和掌握空間站關(guān)鍵技術(shù)，開展一定規(guī)模的空間應(yīng)用；2020年前后，研制并發(fā)射核心艙和實(shí)驗(yàn)艙，在軌組裝成本體質(zhì)量60噸級載人空間站，突破和掌握載人空間站建造和運(yùn)營技術(shù)、長期載人飛行技術(shù)，并開展較大規(guī)模的空間應(yīng)用。

　　科研

　　科學(xué)實(shí)驗(yàn)惠及百姓生活

　　太空擁有地球上所不具備的獨(dú)特環(huán)境，如微重力、超高真空、高熱和深冷、強(qiáng)輻射等，是一塊尚待開發(fā)的寶藏。

　　航天器可裝載的科學(xué)試驗(yàn)儀器，進(jìn)行空間對地觀測和各種科學(xué)實(shí)驗(yàn)，有的研究成果與人類生活息息相關(guān)，已廣泛用于醫(yī)藥發(fā)展、食品保健、疑難病癥防治等領(lǐng)域；有的則與我們生活的環(huán)境緊密相連，可預(yù)知地球上的自然現(xiàn)象、探索發(fā)展規(guī)律。

　　據(jù)載人航天工程空間應(yīng)用系統(tǒng)副總設(shè)計(jì)師張善從介紹，此次在“天宮一號”上安排了地級環(huán)境監(jiān)測、空間材料科學(xué)、空間環(huán)境探測三方面的空間科學(xué)實(shí)驗(yàn)。

　　“天宮一號在地球環(huán)境監(jiān)測方面安排了一個(gè)高光譜相機(jī)，這項(xiàng)空間科學(xué)實(shí)驗(yàn)將給百姓生活帶來積極影響。”張善從說，光譜成像儀對于資源勘探、環(huán)境監(jiān)測以及解決百姓關(guān)心的食品安全問題都能發(fā)揮作用?！叭绱髿庵锌諝馕廴镜那闆r、農(nóng)作物中重金屬的含量、國家的油氣資源等，都可通過光譜進(jìn)行探測，在民用領(lǐng)域有較大應(yīng)用?！?/p>

　　在空間材料實(shí)驗(yàn)中，“天宮”將應(yīng)用太空無重力環(huán)境，研究“21世紀(jì)可能帶來信息技術(shù)革命的新材料”復(fù)合膠體晶體；空間環(huán)境監(jiān)測實(shí)驗(yàn)則將為其本身的安全、精確定位等提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

　　數(shù)說

　　10.4米：天宮一號全長10.4米，最大直徑為3.35米

　　8.5噸：天宮一號起飛重量為8.5噸。

　　2年：天宮一號設(shè)計(jì)在軌壽命為2年，運(yùn)行高度約為350公里。

　　15立方米：實(shí)驗(yàn)艙有效活動(dòng)空間約15立方米，可滿足3名航天員在艙內(nèi)工作和生活需要。

　　6個(gè)：6個(gè)百斤重的控制力矩陀螺精確安裝在資源艙內(nèi)，當(dāng)“天宮一號”尋找對接目標(biāo)時(shí)，正是這些“大個(gè)陀螺”，對“天宮”進(jìn)行精確的姿態(tài)控制。

　　300面：“天宮一號”攜300面國際宇航聯(lián)合會(huì)會(huì)旗升空，并將由執(zhí)行我國首次載人交會(huì)對接任務(wù)的中國航天員帶回地面。這300面會(huì)旗曾在去年底通過俄羅斯聯(lián)盟號載人飛船送至國際空間站，由美國奮進(jìn)號航天飛機(jī)于今年6月帶回地面，現(xiàn)在接力棒傳到“天宮一號”的手上。

　　資源艙

　　內(nèi)有發(fā)動(dòng)機(jī)、電源裝置等，為軌道機(jī)動(dòng)提供動(dòng)力，為飛行提供能源。外部安置太陽翼，用于提供軌道與姿態(tài)控制、電力能源供應(yīng)、熱控環(huán)控。

　　實(shí)驗(yàn)艙

　　實(shí)驗(yàn)艙由密封的前錐段、柱段和后錐段組成，密封艙可保證艙壓、溫濕度、氣體成分等航天員生存條件，可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。

　　交會(huì)對接機(jī)構(gòu)

　　實(shí)驗(yàn)艙前端安裝被動(dòng)對接機(jī)構(gòu)及交會(huì)對接測量合作目標(biāo)，與飛船對接后，可形成直徑0.8米的轉(zhuǎn)移通道。