“天宮二號”空間實驗室將于15日22時04分發(fā)射，恰逢中秋佳節(jié)，一個對中國人來說有著特殊意義的時間。

　　太空又將迎來中國航天的使者，“天宮二號”空間實驗室即將奔赴太空，由此展開的空間應(yīng)用試驗、太空中期駐留驗證、推進(jìn)劑補(bǔ)加等，這些對中國人意味著什么，對中國空間站的建設(shè)又意味著什么？

　　“天宮二號”：我國第一個真正意義上的太空實驗室

　　“天宮二號”是我國第一個真正意義上的太空實驗室，采用實驗艙和資源艙兩艙構(gòu)型，全長10.4米，最大直徑3.35米，太陽翼展寬約18.4米，重8.6噸，設(shè)計在軌壽命2年，在“天宮一號”目標(biāo)飛行器備份產(chǎn)品的基礎(chǔ)上，為滿足推進(jìn)劑補(bǔ)加驗證試驗需要，對推進(jìn)分系統(tǒng)進(jìn)行了適應(yīng)性改造；為滿足中期駐留需要，對載人宜居環(huán)境進(jìn)行了重大改善，具備支持2名航天員在軌工作、生活30天的能力?！疤鞂m二號”裝載了空間冷原子鐘等14項應(yīng)用載荷，以及失重心血管功能研究等相關(guān)航天醫(yī)學(xué)實驗設(shè)備，配備在軌維修技術(shù)驗證裝置、機(jī)械臂操作終端等在軌維修試驗設(shè)備，將開展空間科學(xué)及技術(shù)試（實）驗。

　　按計劃，“天宮二號”空間實驗室發(fā)射升空后，將變軌進(jìn)入高度約380公里的運(yùn)行軌道，進(jìn)行在軌測試。“神舟十一號”載人飛船10月中下旬發(fā)射前，“天宮二號”空間實驗室進(jìn)入高度為393公里的近圓對接軌道，等待交會對接。

　　“天宮二號”與“天宮一號”有何區(qū)別？

　　僅從外形上來看，“天宮二號”和“天宮一號”并無太大的區(qū)別，甚至說她倆是“孿生姐妹”也不為過，畢竟，“天宮二號”原本就是為“天宮一號”準(zhǔn)備的備份飛行器。不過，如今的“天宮二號”，已經(jīng)過改造，搖身一變成了和“天宮一號”功能不同的空間實驗室。

　　要搞清楚“天宮二號”在中國載人航天工程中的位置，還要從“天宮一號”，乃至“神舟五號”說起。

　　上世紀(jì)90年代初期，我國正式啟動載人航天工程，并確立“三步走”發(fā)展戰(zhàn)略。

　　第一步可以稱作載人飛船階段，主要任務(wù)是研制載人飛船，將航天員送到太空，開展空間應(yīng)用實驗并返回。在此期間，2003年，“神舟五號”飛船完成首次載人飛行任務(wù)；2005年，“神舟六號”飛船完成多人多天飛行試驗任務(wù)，至此，中國載人航天工程實現(xiàn)了第一步戰(zhàn)略任務(wù)目標(biāo)。

　　第二步是空間實驗室階段。2008年，“神舟七號”飛行任務(wù)的圓滿成功，標(biāo)志著我國掌握了航天員出艙活動關(guān)鍵技術(shù)，這是第二步的任務(wù)目標(biāo)之一。

　　直到2011年，輪到“天宮一號”出場，這個目標(biāo)飛行器，先后與“神舟八號”、“神舟九號”和“神舟十號”先后開展了交會對接試驗并取得成功，自動及手動控制交會對接技術(shù)得到驗證。

　　同時，“天宮一號”經(jīng)過對接后，被改造成為太空中一個短期有人照料的空間實驗平臺，多名航天員短期駐留太空，參與完成多項科學(xué)實驗，載人航天工程取得關(guān)鍵性進(jìn)展，第二步的第一階段任務(wù)圓滿收官。

　　此后，擺在航天人面前的，是補(bǔ)給以及循環(huán)利用技術(shù)，這些技術(shù)關(guān)系到未來空間站的組裝、航天員在空間站的生存等問題。第二步的第二階段就是要驗證這些技術(shù)，發(fā)射空間實驗室，搭建起一個平臺，開展技術(shù)、應(yīng)用等各類試驗，為載人航天工程 第三步，即建造中國空間站打下基礎(chǔ)。

　　空間站，和空間實驗室還不是一回事。它指的是可供多名航天員巡訪、長期工作和居住生活的載人航天器。前蘇聯(lián)發(fā)射建造的“禮炮”空間站與“和平號”空間站，以及由美國、俄羅斯、日本、加拿大、巴西和歐洲空間局共同建造的國際空間站就是其中比較知名的。

　　如今，中國走到的空間實驗室階段，更像是空間站階段的前身，是從載人飛船過渡到載人航天基礎(chǔ)設(shè)施的試驗性航天器?！疤鞂m二號”挑起了其中的重?fù)?dān)。

　　未來我國的空間站長什么樣？

　　在“天宮二號”發(fā)射運(yùn)行一段時間后，“神舟十一號”也將進(jìn)入太空與之會合，屆時“神舟十一號”將搭乘兩名航天員，與“天宮二號”形成組合體，重點開展人在太空的中期駐留試驗。

　　而當(dāng)“神舟十一號”與“天宮二號”完成對接及其他各項試驗返回之后，“天宮二號”則繼續(xù)駐留太空，等待第一艘貨運(yùn)飛船“天舟一號”的到來，開展推進(jìn)劑補(bǔ)加等相關(guān)試驗。

　　我國計劃在2020年前后建成的空間站總體構(gòu)型是三個艙段，一個核心艙，兩個實驗艙，每個艙都是20噸級，整體呈T字構(gòu)型。

　　這其中核心艙有5個對接口，可以對接一艘貨運(yùn)飛船、兩艘載人飛船和兩個實驗艙，另有一個供航天員出艙活動的出艙口。

　　隨著空間實驗室任務(wù)的陸續(xù)展開，我國載人航天進(jìn)入了應(yīng)用發(fā)展新階段，未來空間站的實景，也將越來越清晰地展現(xiàn)在人們面前。

　　“天宮二號”上那些“不明覺厲”的實驗

　　“天宮二號”空間實驗室將開展十四項空間科學(xué)和應(yīng)用實驗。不僅如此，與實驗有關(guān)的各種設(shè)備可謂是既富科幻色彩，又不失使用價值。例如“空間冷原子鐘”，光是聽一聽名字就覺得很厲害了…

　　追求極度精準(zhǔn)的量天尺

　　中科院上海光機(jī)所研制的“空間冷原子鐘”搭載“天宮二號”發(fā)射升空，將成為國際上首臺在軌運(yùn)行并開展科學(xué)實驗的“空間冷原子鐘”,同時也是目前在空間運(yùn)行的最高精度的原子鐘。

　　“空間冷原子鐘”將激光冷卻技術(shù)和空間微重力環(huán)境結(jié)合，有望實現(xiàn)10^-16量級的超高精度（約3000萬年誤差1秒），將目前人類在太空中的時間計量精度提高1~2個數(shù)量級。

　　百變金剛

　　開展大Prandtl數(shù)液橋熱毛細(xì)對流穩(wěn)定性相關(guān)問題的研究，研究在空間微重力環(huán)境下熱毛細(xì)對流的失穩(wěn)機(jī)理問題，拓展流體力學(xué)的認(rèn)知領(lǐng)域，取得具有國際先進(jìn)水平的研究成果。突破并掌握微重力環(huán)境下的液橋建橋、液面保持和失穩(wěn)重建等空間實驗關(guān)鍵技術(shù)，進(jìn)一步提升我國微重力流體科學(xué)的空間實驗?zāi)芰图夹g(shù)水平。

　　系列英雄材料

　　該平臺此次的任務(wù)時研究半導(dǎo)體光電子材料、金屬合金及亞穩(wěn)材料、納米以及復(fù)合材料等制備基理，揭示在地面重力環(huán)境下難以獲知的材料物理化學(xué)過程的規(guī)律。預(yù)期可獲得高質(zhì)量的空間材料樣品，作為模型材料的結(jié)構(gòu)、功能、工藝參數(shù)等方面獲得有價值的科學(xué)研究成果。

　　天宮之爐

　　即將上天的這個爐子就是工程人員歷經(jīng)三年多的攻關(guān)，專門研制的一套綜合材料實驗裝置（簡稱“實驗裝置”）。

　　這套實驗裝置由“材料實驗爐”（簡稱“爐子”）、“材料電控箱”和“材料樣品工具袋”三個單機(jī)構(gòu)成。整個裝置共約27.6kg重，最大功耗不到200W（而一般電水壺的功率也要1000～1800W），相當(dāng)于2個100W白熾燈，卻能實現(xiàn)真空環(huán)境下最高950℃的爐膛溫度，是不是令人驚嘆？

　　海之情

　　“天宮二號”三維成像微波高度計是國際上第一次實現(xiàn)寬刈幅海面高度測量并能進(jìn)行三維成像的微波高度計。它采用小角度、高精度干涉測量技術(shù)，能精確獲得海面的干涉條紋信息，進(jìn)而獲得三維海面形態(tài)，再經(jīng)過復(fù)雜的定標(biāo)最終獲得寬刈幅范圍內(nèi)的海平面高度測量。

　　天宮守護(hù)者

　　“天宮二號”伴隨衛(wèi)星是一顆微納衛(wèi)星，是“天宮二號”試驗任務(wù)的一部分。伴隨衛(wèi)星由上海微小衛(wèi)星工程中心研制，采用了小型化，輕量化，高功能密度的設(shè)計?！疤鞂m二號”伴隨衛(wèi)星搭載多個試驗載荷，并具備較強(qiáng)的變軌能力，具備了開展空間任務(wù)的靈活性與機(jī)動性。

　　“天宮二號”伴隨衛(wèi)星將在在軌任務(wù)期間開展對空間組合體的飛越觀測等試驗，為主航天器的技術(shù)試驗提供支持，并拓展空間技術(shù)應(yīng)用。

　　偏愛伽瑪暴的小蜜蜂

　　“天極”望遠(yuǎn)鏡是搭載在“天宮二號”空間實驗室上的伽瑪射線偏振探測儀，是中歐國際合作項目。

　　“天極”望遠(yuǎn)鏡的主要科學(xué)目標(biāo)是探測研究遙遠(yuǎn)宇宙中突然發(fā)生的伽瑪射線暴現(xiàn)象，并在國際上首次對伽瑪暴的偏振性質(zhì)實現(xiàn)高精度、系統(tǒng)性地測量，從而深入地研究恒星演化、黑洞形成以及伽瑪暴爆發(fā)的物理機(jī)制，為更好地理解極端天體物理環(huán)境下產(chǎn)生的這種宇宙中最劇烈的爆發(fā)現(xiàn)象做出重要貢獻(xiàn)。

　　天之情與氣之情

　　空間環(huán)境分系統(tǒng)(全稱：空間環(huán)境監(jiān)測及物理探測分系統(tǒng))主要用于實時監(jiān)測“天宮二號”軌道上的輻射環(huán)境和大氣環(huán)境，實現(xiàn)艙外16個方向的電子、質(zhì)子等帶電粒子的強(qiáng)度和能譜監(jiān)測，以及軌道大氣密度、成分及其時空變化與空間環(huán)境污染效應(yīng)監(jiān)測等。

　　現(xiàn)代迷你太空溫室

　　隨著人類空間活動的深入開展，人類需要飛出地球，在地外空間長期生活和工作。綠色植物可為人類和動物提供必需的食物和氧氣。

　　在“天宮二號”空間實驗室中將開展兩種代表性的植物——擬南芥和水稻的培養(yǎng)實驗，著重探索在太空環(huán)境中如何控制植物開花結(jié)種的技術(shù)與方法，為建立保障人類長期空間生存所必需的生命生態(tài)支持系統(tǒng)奠定基礎(chǔ)。中國科學(xué)院上海技術(shù)物理研究所提供的高等植物培養(yǎng)箱具備在軌培養(yǎng)單元和樣品返回單元，能夠為植物生長提供必需的水分供給以及光照、溫度控制，具備實時可見光圖像和熒光圖像獲取功能，構(gòu)成了現(xiàn)代的迷你太空溫室，為研究植物在太空的生長發(fā)育提供支持。

　　天宮里的尖端“數(shù)碼相機(jī)”

　　作為太空實驗室里的尖端“數(shù)碼相機(jī)”，寬波段成像光譜儀擁有相當(dāng)深厚的“內(nèi)力”。相機(jī)被安裝在太空實驗室對地觀測面的“肚子”上，有了它，“天宮二號”可謂擁有了“火眼金睛”的本領(lǐng)，看海洋，看大氣，樣樣精通。

　　天機(jī)不可泄露

　　研制“天宮二號”載荷“量子密鑰分配試驗空間終端”。通過高精度自動跟瞄（ATP）系統(tǒng)與量子密鑰分配地面終端配合，在地面站與目標(biāo)飛行器之間建立起量子信道，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行空-地量子密鑰分配試驗。目標(biāo)為實現(xiàn)世界上首個基于載人航天空間平臺的空-地量子密鑰分配演示實驗。為載人航天的空地間量子保密通信，以及未來的實用化天地一體廣域量子保密通信網(wǎng)絡(luò)建設(shè)打下基礎(chǔ)。

　　來源：新華網(wǎng)綜合新華社、中科院網(wǎng)站、央視新聞、中國青年報報道

?

?

相關(guān)鏈接：

?