发射成功！中国空间站来了

4月29日11时23分搭载空间站天和核心舱的长征五号B遥二运载火箭在我国文昌航天发射场点火升空随着天和核心舱与火箭成功分离进入预定轨道之后太阳能帆板两翼顺利展开且工作正常发射任务取得圆满成功标志着中国空间站在轨组装建造全面展开我们的空间站终于来了！

1992年9月21日中国载人航天工程正式起步经过29年的不懈探索长征、神舟、天舟和天宫等一系列浪漫的名字逐渐变成现实如今中国终于要拥有自己的“天上宫阙”飞天的神话从梦想照进现实！那么我们的空间站要做哪些实验？为什么这空间站非发射不可？为什么要建立一个这样的“天宫”？又该如何正确建设它？下面就让我们一起揭秘！为什么必须发射空间站？建设空间站的意义很大但也可以一句话概括：因为它能长期飞在天上或者说它能实现多人次长期在轨驻留这意味着我们在外太空会有一个长期稳定的生活和工作空间搭载一系列顶级科研设备航天员可以通过载人火箭和飞船频繁往返、长期驻留在那里并通过货运飞船定期补给

这种上下不分的场景在地球上是很难出现的，但在空间站是常态（图源：NASA）太空有着得天独厚的环境如长期的失重条件这是地球上几乎无法实现的可以开展很多地球上难以进行的科研对地球进行稳定的遥感探测人类进入太空后也会变成“科研载荷”失重、上下不分、体液重新布置等经历与地球环境截然不同的生活状态这孕育出了崭新的航天医学学科也产生了很多改变人类生活的新发明例如尿不湿、耳温计、各种集成便携的医疗器械等建设空间站是人类载人航天技术发展到一定程度后才出现的里程碑事件它能促进航天甚至很多相关制造业的发展对于提升一个国家的整体科学技术水平有着重要意义是任何一个航天大国技术发展的必经之路为什么要一个这样的天宫？人类载人航天技术于1971年进入空间站时代这一年苏联把“礼炮一号”送入太空第一代空间站诞生随后12年内共计有9个18-20吨的空间站发射其中7个成功并被命名为“礼炮系列”礼炮6号和7号更是可同时对接两艘飞船1973年刚结束了阿波罗登月的美国利用土星五号登月火箭的强大能力直接将其中的一部分改装并发射成了一个80吨级的“天空实验室”这些早期空间站大都处于试验性质为后续的空间站转型换代做技术储备中国的“天宫一号”和“天宫二号”与早期的“礼炮号”思路一致主要用来验证空间交会对接出舱行走和多人次在轨驻留等技术

天舟一号与天宫二号对接，是天宫正式开建前的大事件（图源：中国载人航天办公室）在空间站发展史上有着举足轻重意义的是1986年2月开始建造的苏联“和平号空间站”它采取积木式模块化结构由核心舱、五个科学实验/生活舱段和多艘对接飞船构成在它15年的飞行史中对接过超过100艘载人和货运飞船其中包括9次与航天飞机的对接经历共计接纳了来自12个国家的135名宇航员在此工作与生活

人类航天四代载人空间站技术特点大家更耳熟能详的多国合作的“国际空间站”是唯一的第四代积木式桁架式空间站尺寸更大、功能更复杂2000年11月2日首次载人任务以来已经连续保持了21年载人飞行成长为一个宽109米、长73米高20米、重达419吨内部容积916立方米的空间“巨无霸”相当于一栋七层楼高的小型体育场它孕育了各个国家的多种载人航天相关器具容纳过数百个宇航员工作生活成为了独一无二的航天平台

国际空间站（图源：NASA）然而国际空间站的建造成本和运营成本颇为惊人目前的总造价已经超过2000亿美元每年各成员国为此付出的总运营费用也高达30亿美元级别占据了大量的航天预算资源正因如此随着它的老化关于退役的新闻经常出现此外随着航天飞机于2011年退役人类很难在太空中建造如此大的桁架结构已经不太可能再出现第二个国际空间站综合性价比而言第三代积木式空间站已经足够满足科研和应用需求建造和运营维护成本更低也就成为了目前的最佳方案天宫就采取这个策略核心舱（天和号）两个实验舱（问天号，梦天号）和机械臂等组成总重约60吨的T字结构对接货运飞船和载人飞船足够满足三名航天员驻留并长期稳定运行未来如有需要还有潜力进一步扩展为十字形结构尺寸和能力进一步提升如何正确建成一个天宫？天宫空间站是中国载人航天技术的大集合需要调动最核心的资源建造首先需要的是长征火箭家族三剑客长征五号B、长征二F和长征七号其中长征五号B专门负责近地轨道重载任务运力在25吨级别负责发射核心舱和实验舱长征二F运力在8.5吨级别是目前保持100%成功率的一款“神箭”也是中国唯一的载人火箭它头部尖尖的逃逸塔成为最容易识别的标志主要负责发射神舟飞船而长征七号是中国新一代主力火箭运力在14吨级别用来发射天舟货运飞船

建造天宫需要长征家族三大主力一起上阵（图源：中国载人航天办公室）其次，需要两大发射场其中酒泉卫星发射中心拥有我国唯一的载人航天发射和返回相关配套这里见证了此前所有11艘神舟飞船的起航是中国航天员真正“登天”和“下凡”的地方文昌航天发射场是中国最新、最先进的发射场这里三面环海，且无残骸问题海运让长征五号不再受限于陆路运输而变得“胖起来”（5米最大芯级直径）新建造的各种配套也让它成为长征五号和长征七号系列火箭的定点基地支撑起整个天宫的核心建造和补给过程天宫不是一天可以建成的核心舱发射之后还需要在太空中借助机械臂系统像“堆积木”一样逐渐把整个结构搭建起来期间需要有航天员在轨驻留并需要定期补给随后还规划有十次任务包括两次长征五号B火箭发射实验舱四次长征二F火箭发射四艘神舟飞船以及四次长征七号火箭发射天舟飞船最终预计于2022年天宫空间站才能正式建成

天宫空间站示意图（图源：人民日报）天宫开始正式运行后将标志着中国航天进入崭新的发展阶段利用特有的太空环境能实现多种技术创新和科技产出是个不折不扣的“超级实验室”例如，早在天宫二号空间实验室阶段就实现了伽马射线暴偏振测量仪器世界首台空间冷原子钟空-地量子密钥分配与激光通信试验和多种材料科学实验等技术进展而天宫空间站建成后空间科学技术必将取得更大的进步空间站技术是处在航天技术金字塔最顶端的存在直到今天也仅有苏联、美国和中国有过独立建造的历史对于带动整个航天和相关产业的发展有无法替代的地位对于人类更远的星辰大海和星际移民梦想空间站几乎是容纳大规模人类的唯一选择相信不少读者们已经从各种科幻影视作品了解过各种酷炫的空间站天宫或许就是中国人走向更远深空的起点

2019年中国航天日海报：从梦想到现实（图源：国家航天局）“盘古破鸿蒙，天宫有九重”是华夏民族对头顶那片未知天空最美好的想象但古人们的想象力仍有边界也深知探索苍穹的难度以至于“难如登天”成为了描述“不可能”的词汇但“天宫”这座中国建造的天上宫阙对“登天有多难”这个问题给出了不同的答案屈原在长诗《天问》中也提出了对于更遥远的星辰大海的疑问“九天之际，安放安属？”“日月安属，列星安陈？”正在火星轨道运行的“天问一号”火星探测器也在用“天问，问天”作出回答除此之外北斗、墨子、悟空、嫦娥玉兔、祝融、张衡等这些以中华文化命名的航天器都正在天空中向着真理孜孜探索什么是浪漫，这就是浪漫！祝福浪漫的中国航天不断进步！来源：科普中国