按照我國(guó)規(guī)劃，“天和”號(hào)空間站核心艙預(yù)定在4月29-30日之間擇機(jī)發(fā)射。

據(jù)悉，4月28日18時(shí)起至4月29日18 時(shí)止，海南省文昌市將實(shí)施道路交通管制。如此之大的陣仗，即便是此前未關(guān)注“天和”號(hào)的吃瓜群眾也會(huì)感覺到它的重要性。

“天和”號(hào)有多重要？它和中國(guó)自己的空間站是什么關(guān)系？對(duì)中國(guó)人的太空夢(mèng)想有什么意義？今天C次元就圍繞“星辰夢(mèng)想”的重要節(jié)點(diǎn)，給大家對(duì)“天和”號(hào)來一次全景透視。

首先必需要明確的一點(diǎn)，把“天和”號(hào)稱為中國(guó)空間站是不正確的，事實(shí)上它只是構(gòu)筑整個(gè)太空站系統(tǒng)的最基礎(chǔ)艙段，即所謂的“核心艙”部分。

執(zhí)行發(fā)射任務(wù)的長(zhǎng)征五號(hào)B遙二與“天和”號(hào)組合體（上）與“天和”號(hào)三維構(gòu)造圖（下），圖片作者：@BH-Skywalker

從構(gòu)造上來說，發(fā)射質(zhì)量超過20噸的“天和”號(hào)，由一大一小的兩個(gè)圓柱狀艙室拼接而成。其中小直徑圓柱體的頂部，有一個(gè)特殊的球形構(gòu)造。若以功能來分區(qū)，這個(gè)核心艙段主要可劃分為：節(jié)點(diǎn)艙、生活控制艙、資源艙以及艙外設(shè)備等幾個(gè)模塊。

節(jié)點(diǎn)艙

顧名思義，節(jié)點(diǎn)艙就是未來整個(gè)空間站的基座節(jié)點(diǎn)，運(yùn)送人員往返的太空飛船以及空間站的其他艙段，將以此為基座進(jìn)行對(duì)接安裝。人員進(jìn)出飛船，駐站宇航員往來于空間站各艙段，也需要經(jīng)過這個(gè)節(jié)點(diǎn)。節(jié)點(diǎn)艙被安裝在核心艙“小柱段”的末端，是一個(gè)設(shè)有4個(gè)對(duì)接口的球形耐壓艙，包括1個(gè)軸向?qū)涌凇?個(gè)側(cè)向?qū)涌凇?個(gè)側(cè)向?qū)油２纯凇?/p>

2018年珠海航展上展示的“天和”號(hào)等比例模型節(jié)點(diǎn)艙部分，正對(duì)鏡頭的就是最重要的軸向?qū)涌?/p>

生活控制艙

位于“天和”號(hào)中段，包括整個(gè)“小柱段”和“大柱段”的2/3部分，是未來宇航員生活起居的主要區(qū)域，設(shè)有復(fù)雜的生態(tài)維持系統(tǒng)以及各種生活設(shè)施。

航天員在軌非工作期間，將主要在小柱段內(nèi)活動(dòng)。“小柱段”內(nèi)部設(shè)制有三個(gè)睡眠區(qū)、一個(gè)鍛煉區(qū)、兩個(gè)平臺(tái)設(shè)備區(qū)，以及一個(gè)對(duì)整個(gè)空間站進(jìn)行操控的終端。

“天和”號(hào)模型的節(jié)點(diǎn)艙以及之后的“小柱段”部分。“小柱段”是駐留宇航員再非工作時(shí)段的主要生活、活動(dòng)區(qū)

空間站的生命維持系統(tǒng)，包括氧氣生成、二氧化碳循環(huán)、恒溫與濕度控制、食水補(bǔ)給等設(shè)備，被安裝在生活區(qū)大柱段內(nèi)。考慮到空間站的容積問題，這里也會(huì)見縫插針式設(shè)置一些平臺(tái)設(shè)備區(qū)，以便容納更多的設(shè)備和儀器。

資源艙

位于“天和”號(hào)尾部，大柱段的后1/3部分。設(shè)有專門用來對(duì)接“天舟”號(hào)貨運(yùn)飛船的接口，艙內(nèi)設(shè)有推進(jìn)劑貯箱，艙外則安裝有用于軌道維持與姿態(tài)控制的霍爾電推引擎。

從“大柱段”尾部拍攝的照片。注意，照片拍攝時(shí)尚未安裝貨運(yùn)飛船對(duì)接口

外部設(shè)備

在外壁上還安裝有機(jī)械臂、太陽能帆板等附件。

用來抓取并固定設(shè)備的機(jī)械臂，是空間站完成建時(shí)設(shè)必不可少的設(shè)備，安裝在小柱段外壁上。“天和”號(hào)配備了兩具展開最大長(zhǎng)度可達(dá)10米的“七自由度大型空間機(jī)械臂”，具備自動(dòng)與手動(dòng)兩種工作模式，自身質(zhì)量738公斤，可在低軌道上抓取最大25噸重的物體。

央視在報(bào)道中提供的“天和”號(hào)機(jī)械臂鏡頭

空間站一階段建設(shè)計(jì)劃

根據(jù)目前公布的空間站建設(shè)計(jì)劃，其他的艙段將在核心艙完成測(cè)試后，在明年擇機(jī)發(fā)射，并完成組裝。

當(dāng)然，這里的“其他艙段”指的就是“問天”與“夢(mèng)天”號(hào)。根據(jù)載人航天辦公室此前公布的計(jì)劃，這兩個(gè)艙段與“天和”號(hào)類似，同屬20噸級(jí)，將被左右對(duì)稱接駁到“天和”號(hào)節(jié)點(diǎn)艙2個(gè)側(cè)向?qū)油２纯谏希瑯?gòu)成一個(gè)以3個(gè)大型艙段為主體，總重量超過65噸的空間站系統(tǒng)。

空間站初步建成后主體造型想象圖

但“問天”和“夢(mèng)天”的就位，不代表空間站的完成。整個(gè)計(jì)劃的最后一部分——由長(zhǎng)光所研制的“巡天”號(hào)光學(xué)研究艙，計(jì)劃于2023年升空。

實(shí)驗(yàn)艙：“問天”號(hào)

“問天”號(hào)是一個(gè)多功能實(shí)驗(yàn)艙。設(shè)計(jì)有13個(gè)艙內(nèi)科研機(jī)柜裝載位、30個(gè)艙外標(biāo)準(zhǔn)暴露載荷接口，可根據(jù)不同的任務(wù)自由搭載相應(yīng)的儀器設(shè)備。除了上述任務(wù)模塊化區(qū)，“天問”號(hào)內(nèi)部還有一些未分配的搭載空間，可額外存放一些空間站內(nèi)需要的補(bǔ)給品、維修部件和儀器設(shè)備。

出于安全考慮，“問天”號(hào)的兩端都設(shè)有支持航天員進(jìn)出空間站的氣閘艙，并配有一套獨(dú)立的艙外機(jī)械臂，這些設(shè)計(jì)使其部分功能可以與核心艙互為備份，對(duì)提升空間站的安全冗余大有好處。

實(shí)驗(yàn)艙：“夢(mèng)天”號(hào)

“夢(mèng)天”號(hào)的基本構(gòu)造和“問天”相似，設(shè)計(jì)有9個(gè)艙內(nèi)科研機(jī)柜裝載位，但該艙有獨(dú)具特色的可展開式艙外試驗(yàn)平臺(tái)，接口位最大可支持37件艙外設(shè)備同時(shí)工作。

較之“問天”的多用途化，“夢(mèng)天”的設(shè)計(jì)任務(wù)主要集中在微重力基礎(chǔ)物理、空間材料科學(xué)、微重力流體物理與燃燒科學(xué)等空間科學(xué)與應(yīng)用相關(guān)領(lǐng)域，科學(xué)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目主要通過艙內(nèi)的科學(xué)實(shí)驗(yàn)柜來完成。

“巡天”號(hào)光學(xué)倉(cāng)

在空間站籌建初期，“巡天”曾是“夢(mèng)天”號(hào)艙內(nèi)的一個(gè)重要的子任務(wù)模塊，但鑒于其體積和重量較為巨大，設(shè)計(jì)部門經(jīng)過評(píng)估后認(rèn)為會(huì)吃掉“夢(mèng)天”內(nèi)大量的空間，所以在2010年后，該模塊被升級(jí)成一個(gè)獨(dú)立的實(shí)驗(yàn)艙，交由中國(guó)科學(xué)院長(zhǎng)春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所（即“長(zhǎng)光所”）研制。

與其他兩個(gè)實(shí)驗(yàn)艙一樣，“巡天”號(hào)同屬20噸級(jí)大型軌道艙，但與、號(hào)艙段不同的是，它被設(shè)計(jì)為主要和空間站一起共軌飛行獨(dú)立運(yùn)作，僅在需要維護(hù)時(shí)才會(huì)接駁“天和”號(hào)節(jié)點(diǎn)艙對(duì)接口。

“巡天”號(hào)設(shè)計(jì)安裝有2米口徑大視場(chǎng)離軸式三反望遠(yuǎn)鏡的光學(xué)望遠(yuǎn)鏡一臺(tái)，角分辨率低至0.15″。根據(jù)官方報(bào)道，“巡天”號(hào)將在研究宇宙加速膨脹、暗能量本質(zhì)、暗物質(zhì)屬性、檢驗(yàn)宇宙學(xué)模型、引力波源對(duì)應(yīng)體、銀河系三維結(jié)構(gòu)、天體測(cè)量、恒星、黑洞、星系等領(lǐng)域，展開觀測(cè)研究工作。

空間站后續(xù)拓展計(jì)劃

根據(jù)“三步走”計(jì)劃，中國(guó)載人空間站將于2023年隨著“巡天”號(hào)的升空而宣告建成。但這并不代表我國(guó)空間站的建設(shè)工作將會(huì)到此為止。根據(jù)目前的最新規(guī)劃，這座空間站是可以拓展的。

中國(guó)工程院院士、中國(guó)載人航天工程總設(shè)計(jì)師

中國(guó)載人航天工程總設(shè)計(jì)師周建平去年5月接受媒體采訪時(shí)曾經(jīng)說過：

（空間站）未來可能需要的擴(kuò)展，更多科學(xué)研究的需要會(huì)不斷涌現(xiàn)出來。我們可以根據(jù)研究的需要，通過幾種途徑，一種就是我們有在軌的維修手段，在軌的技術(shù)升級(jí)手段，滿足這些需要。同時(shí)我們也可以擴(kuò)展空間站本體。現(xiàn)在是三個(gè)艙段，擴(kuò)充到4個(gè)艙段，甚至擴(kuò)成6個(gè)艙段，都是可行的。

實(shí)際上，我國(guó)的“三步走”戰(zhàn)略在細(xì)節(jié)上曾經(jīng)過多番調(diào)整。例如“天和”號(hào)，在最初的規(guī)劃中，只是空間站核心艙的驗(yàn)證艙而已。一旦完成驗(yàn)證任務(wù)，將會(huì)發(fā)射一個(gè)正式的核心艙入軌，并以其為基礎(chǔ)建設(shè)空間站。但由于最近幾年，我國(guó)在相關(guān)領(lǐng)域接連取得突破，航天器無論在可靠性還是在穩(wěn)定性方面，均得到了較大的提升。針對(duì)現(xiàn)狀，原本那個(gè)從驗(yàn)證艙到正式艙的“兩步走”計(jì)劃被合二為一，最后以一個(gè)“天和”實(shí)現(xiàn)一步到位。

根據(jù)設(shè)計(jì)，“天和”號(hào)用來接駁“天舟”貨運(yùn)飛船的艉對(duì)接口，是可以與自己的節(jié)點(diǎn)艙軸向?qū)涌谶M(jìn)行咬合的。如有必要，大可以在“天和”號(hào)的節(jié)點(diǎn)艙軸向?qū)涌谠俳玉g上一個(gè)核心艙，然后以新的核心艙為基礎(chǔ)拓展出2個(gè)實(shí)驗(yàn)艙。最終構(gòu)成一個(gè)擁有6個(gè)艙段構(gòu)造，總質(zhì)量超過130噸的終極版中國(guó)空間站。

中國(guó)載人航天的歷史

在上世紀(jì)六十年代末至七十年代初的美蘇航天競(jìng)賽高潮中，我國(guó)也曾啟動(dòng)了代號(hào)“714工程”的中國(guó)載人航天工程，即所謂的“曙光一號(hào)”計(jì)劃。該計(jì)劃的目標(biāo)，是設(shè)計(jì)并制造一種最大可以搭載2名宇航員的中國(guó)飛船，并在上世紀(jì)70年代初，完成中國(guó)的第一次載人航天飛行任務(wù)。

然而，理想很豐滿，現(xiàn)實(shí)卻非常的骨干。我國(guó)當(dāng)時(shí)綜合國(guó)力非常羸弱，缺乏從宇航員訓(xùn)練，到在軌生命維持系統(tǒng)在內(nèi)的，載人航天所需的各項(xiàng)技術(shù)。甚至當(dāng)時(shí)研制中的長(zhǎng)征2號(hào)運(yùn)載火箭，最大近地軌道運(yùn)載能力也僅有1.8噸，根本無法將一艘載兩名宇航員的飛船，順利送入近地軌道。最終，“曙光一號(hào)”計(jì)劃未能結(jié)出碩果，就被塵封在了史冊(cè)。

基于長(zhǎng)征2號(hào)運(yùn)載火箭構(gòu)想的中國(guó)第一種載人飛船方案。大致構(gòu)造上，類似于美國(guó)“水星”號(hào)飛船

時(shí)間進(jìn)入到上世紀(jì)八十年代末。隨著我國(guó)綜合國(guó)力的提升，特別是大型運(yùn)載火箭、返回式衛(wèi)星等航天器技術(shù)的不斷突破，啟動(dòng)載人航天工程的物質(zhì)條件，終于初步具備。

1990年7月，隨著俗稱“長(zhǎng)二捆”的長(zhǎng)征二號(hào)E型運(yùn)載火箭的成功發(fā)射，我國(guó)掌握了近地軌道最大9.2噸的運(yùn)載能力，掃除了研制載人宇宙飛船的最大障礙。

1992年9月21日，經(jīng)中央政治局常委會(huì)批準(zhǔn)，中國(guó)載人航天工程啟動(dòng)，代號(hào)“921工程”。該工程計(jì)劃周期長(zhǎng)達(dá)30年，根據(jù)“三步走”規(guī)劃，明確了從研制載人航天器為始，到最終建造大型軌道空間站為止的各項(xiàng)任務(wù)以及對(duì)應(yīng)時(shí)間節(jié)點(diǎn)。

為了確保這項(xiàng)中國(guó)航天的“世紀(jì)工程”能夠順利實(shí)施，國(guó)務(wù)院還專門設(shè)立了中國(guó)載人航天工程辦公室。

三步走規(guī)劃-第一步

成功突破載人宇宙飛船技術(shù)，在國(guó)內(nèi)初步建成完全自主的試驗(yàn)性載人飛船工程以及配套體系，開展空間應(yīng)用實(shí)驗(yàn)；

搭乘神舟五號(hào)飛船升空并成功返回的楊利偉，代表著“第一步”的完結(jié)

三步走規(guī)劃-第二步

解決航天員太空行走（出艙活動(dòng)）難題、突破空間飛行器的交會(huì)與對(duì)接技術(shù)瓶頸，實(shí)現(xiàn)在軌固、液兩態(tài)物資補(bǔ)給技術(shù)的突破，驗(yàn)證在軌空間實(shí)驗(yàn)室技術(shù)，解決有一定規(guī)模的、短期有人照料的空間應(yīng)用問題；

2017年9月22日，天舟一號(hào)任務(wù)的成功，代表著“第二步”的順利完成

三步走規(guī)劃-第三步

建造真正的空間站，解決有較大規(guī)模（3人以上）的、長(zhǎng)期有人照料的空間應(yīng)用問題。

2021年4月中下旬，在海南省文昌發(fā)射基地整裝待發(fā)的長(zhǎng)征五號(hào)B遙二火箭，“天和”號(hào)此事已吊裝到位，照片拍攝時(shí)正裹在火箭整流罩內(nèi)。隨著“天和”號(hào)的入軌，“921工程”正邁入其最后一階段

建設(shè)可以容納3人以上在軌長(zhǎng)期生活的空間站，是中國(guó)載人航天工程的最終目標(biāo)。而為了實(shí)現(xiàn)這個(gè)目標(biāo)，中國(guó)航天人將為之奮斗整整三十一年！

如果以1999年11月20日“神舟一號(hào)”飛船首飛為節(jié)點(diǎn)，后來22年時(shí)間里，中國(guó)航天人為了邁向這個(gè)“第三步”，先后發(fā)射了11艘“神舟”飛船（7艘為載人飛船）、1艘“天舟”貨運(yùn)飛船、天宮一號(hào)目標(biāo)飛行器與天宮二號(hào)空間實(shí)驗(yàn)室，總計(jì)14個(gè)大型航天器。

2019年7月19日21時(shí)06分，隨著完成里歷史使命的天宮二號(hào)空間實(shí)驗(yàn)室，受控再入大氣層銷毀，載人航天工程三步走戰(zhàn)略，進(jìn)入最后階段。

已經(jīng)安裝到整流罩內(nèi)，轉(zhuǎn)運(yùn)中的“天和”號(hào)

歷時(shí)31年建造的空間站，到底有何意義？

如果擺在十年前，這幾乎是社媒體上必有的一問。

答案也幾乎可以想見——“定體問”“等一等靈魂”“面子工程”，以及各種各樣角度清奇的“我陷思”系列。2012年7月，神舟九號(hào)飛船發(fā)射前后那漫天的非議，仿佛就歷歷在目。

然而時(shí)代變了。

隨著近年來國(guó)內(nèi)法制化的建設(shè)、民生的不斷提高、內(nèi)外部形勢(shì)的巨大變化，特別是新冠疫情以來，國(guó)人從歐美國(guó)家抗疫中見識(shí)到的種種荒誕亂象，站在2021年的時(shí)間點(diǎn)上，輿論的基本氛圍已經(jīng)翻天覆地。

但這不意味著我們不該去搞清楚這個(gè)“有什么用”的問題。其實(shí)這個(gè)問題非但不愚蠢，而且很重要。如果將它搞清楚，不但能使我們的認(rèn)知層面提升到嶄新的境界上，更是對(duì)于中國(guó)航天人31年奮斗歷史的一種無聲的肯定。

其實(shí)到底有什么用這一點(diǎn)，可以從國(guó)際空間站項(xiàng)目上找到答案。

根據(jù)著名的《nature》雜志去年的統(tǒng)計(jì)，自國(guó)際空間站部分啟用至2020年，在這片人類目前位于地球以外唯一“領(lǐng)土”上，科學(xué)家和宇航員們，已完成了超過3000次的科學(xué)試驗(yàn)，取得了數(shù)以千計(jì)的研究成果。在這些成果中，有相當(dāng)一部分完成了轉(zhuǎn)化，包括但不限于以下這些：

理解了骨質(zhì)疏松癥的形成機(jī)理，為開發(fā)治療藥物和全新的治療方法提供了思路；

觀察到了電場(chǎng)環(huán)境下膠體的自組裝，為制作新的納米材料提供了方法；

發(fā)現(xiàn)超光譜儀可用于海岸環(huán)境保護(hù)，為海洋環(huán)境監(jiān)控探索出了新方法；

發(fā)現(xiàn)細(xì)菌病原體進(jìn)入太空環(huán)境后會(huì)變得更致命等現(xiàn)象；

基于為空間站開發(fā)機(jī)械臂的技術(shù)，完成了腦科手術(shù)用高精度機(jī)器人的研發(fā)；

發(fā)現(xiàn)了全新的化療藥物靶向輸送方法，可用于乳腺癌臨床試驗(yàn)。

在這其中，手術(shù)機(jī)器人的貢獻(xiàn)尤為突出。這種神奇設(shè)備，可以令醫(yī)生不必親自到場(chǎng)，通過遠(yuǎn)程控制即可完成復(fù)雜手術(shù)。自2003年起來，這項(xiàng)技術(shù)已為數(shù)以十萬計(jì)的病人解除了病痛折磨。而全新的癌癥藥物靶向輸送方法、對(duì)骨質(zhì)酥松癥的全新認(rèn)識(shí)，也正在迅速向著臨床應(yīng)用過渡，相信將為全球百萬計(jì)的患者帶來福音。

國(guó)際空間站是迄今為止最，最大的國(guó)際間太空合作項(xiàng)目，由美國(guó)、俄羅斯、日本、加拿大、歐洲航天局……總計(jì)16個(gè)國(guó)家發(fā)起并完成。但是，這其中并沒有中國(guó)。

至此，哪怕不是航天迷，也很容易了解到，自行打造空間站，對(duì)中國(guó)航天事業(yè)有著怎樣的重要價(jià)值；“天和”號(hào)作為空間站核心艙，對(duì)我國(guó)自己的空間站具備何種關(guān)鍵意義。

“沒有中國(guó)”很快會(huì)成為暫態(tài)，而中華民族對(duì)宇宙由來已久的向往，終將在星空寫下無可替代的精彩一筆。

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