（四）天宮的關鍵技術

因為天宮一號、二號設計壽命都是兩年，是長期在低軌道運行的載人航天器，所以如何保證它們在惡劣太空環(huán)境中長壽命工作是一項關鍵技術。

首先，天宮的密封性一定要非常好才行。天宮一號現(xiàn)在已經(jīng)超期服役約三年左右，表明天宮一號艙體的密封性很好，資源很充足，也表明天宮的設計是非常合理的。天宮一號現(xiàn)在已經(jīng)不工作了，但還在軌飛行，預計2017年下半年在人工控制下自由隕落。

要使天宮與神舟對接組合體平穩(wěn)運行，它的姿態(tài)控制也是非常重要的。天宮采用了大型控制力距陀螺進行姿態(tài)控制，衛(wèi)星采用動量輪進行姿態(tài)控制，飛船靠發(fā)動機進行姿態(tài)控制。天宮利用大型控制力距陀螺進行姿態(tài)控制，就是利用動量交換原理改變角動量方向而產(chǎn)生控制力距，它的優(yōu)點是控制精度和可靠性比較高，而且壽命達8年以上，這項技術也將用于未來的空間站。

我國未來的空間站是在太空長期運行的，所以要消耗很多推進劑，這樣就必須進行不斷補加。在軌補加就像飛機空中加油。這次天宮二號主要的任務要掌握這項技術，技術難度比較大。為了滿足推進劑補加試驗的需求，對天宮二號推進分系統(tǒng)進行了適應性改造，增加了推進劑補加系統(tǒng)，配置了壓氣機等設備，采用了全新的儲箱設計。天宮二號與貨運飛船將首次進行在軌補加，使我國成為繼俄羅斯以后第二個掌握航天器在軌補加技術的國家。這項技術試驗成功以后，將用于空間站，所以這次天宮二號只加了半箱油，減少重量，靠天舟對它進行在軌補加。

為了后續(xù)空間站建設，還安排了在軌維修技術驗證和機械壁維修技術驗證系統(tǒng)，為空間站的維修進行全面的技術驗證。因為空間站飛行時間長，飛行過程中有些設備需要進行維修、更換、升級，這次裝了一套設備，首次搭建了由機、電、液等部件組成的液體回路驗證系統(tǒng)，用于驗證空間站的維修，包括用機械臂的終端進行維修，也進行了準備?？蒲腥藛T通過合并同類項理念，對天宮二號的供配電、熱控、數(shù)據(jù)管理等系統(tǒng)實現(xiàn)了高度集成化的模塊設計，打造出了可以快速更換的模塊，就像插U盤似的，如果某一個部件壞了，將它拔下來以后，可以插上一個新的模塊化設備。天宮二號的溫控系統(tǒng)等也進行了調(diào)整，讓它花很少的電能就能進行工作，要比地面的空調(diào)省電得多。

同天宮二號一起升空的還有一個伴隨小衛(wèi)星，它將從天宮二號釋放出去與天宮二號伴飛，進行聯(lián)合實驗。目的在于，驗證在軌釋放小衛(wèi)星的技術；同時，伴隨小衛(wèi)星還要對天宮二號與神舟飛船交會對接進行高清晰度拍攝，觀察它們交會對接的過程，另外也要監(jiān)測空間碎片的情況。這個伴隨小衛(wèi)星與神舟七號釋放伴隨小衛(wèi)星有明顯的不同，它的清晰度大大提高了，相機是一個全畫幅相機，有2500萬像素，而神舟七號釋放的小衛(wèi)星上面的相機只有130萬像素。在壽命末期都會控制離軌，我估計比天宮一號在軌壽命時間不會短，因為技術進一步提升了，長壽命技術進行了改進，密封性更好。

載人航天工程是一個龐大的系統(tǒng)，最主要的是靠飛船、天宮，其實還有幾個系統(tǒng)也是缺一不可的，有的甚至非常重要,包括航天員系統(tǒng)、飛船應用系統(tǒng)、運載火箭系統(tǒng)、發(fā)射場系統(tǒng)、測控通信系統(tǒng)、著陸場系統(tǒng)等，2017年開始還有貨運飛船系統(tǒng)、空間站系統(tǒng)等。

航天員系統(tǒng)一般是由航天員的選拔、訓練、航天服、航天飲食等組成。當然還有很多有關裝置，包括用于鍛煉的負壓裝置，甚至有一種“企鵝服”，穿上以后有一定的壓力，必須使勁才行，因為長期在太空飛行會出現(xiàn)骨質脫鈣、肌肉萎縮等癥狀。

天宮上面還攜帶了廢物回收設備，對再生式生命保障系統(tǒng)進行驗證。因為目前大部分的設備是非再生式的，是消耗式的一次性使用，以后還要進行更換，采用再生式生命保障系統(tǒng)。比如航天員排出的小便經(jīng)過處理以后還可以循環(huán)使用，減少了地面補給的壓力。

隨天宮進入太空一些食品主要是為了做試驗用，因為提前帶上去的不能保證新鮮度。所以，航天員真正吃的食品是要隨飛船帶上去的。在天宮里，航天員要睡覺、鍛煉；在飛船里要方便，還要攜帶食品加熱器等。大小便收集裝置要隱藏在艙體內(nèi)，睡袋比以往的睡袋明顯減輕，材料也更好，具有抗阻燃、防靜電、重量輕、松緊可調(diào)等特點。天宮上為航天員準備了保暖內(nèi)衣內(nèi)褲、運動襪、運動服等，很多服裝都是速干的。我國的航天食品大概有50多種，食譜每4天輪換一次，以往是用應急電源熱飯，現(xiàn)在用太陽電池翼的電源熱飯，都可以保障一日三餐，每餐配有主食、副食、蔬菜、點心、調(diào)味品等。

關于其他的系統(tǒng)，我就簡單介紹一下。這次應用系統(tǒng)攜帶的東西比較多，有14項應用載荷。在基礎物理方面，有空間冷原子鐘、空地量子密鑰分配、靜電加速劑等等；在空間天文方面，要進行伽瑪射線爆偏振探測；在微重力流體物理和空間材料科學方面，要進行液橋熱毛細對流實驗研究、綜合材料生長實驗等；在空間生命科學研究方面，有高等植物研究，包括擬南芥和水稻方面的研究，一個長日照，一個短日照，為以后長期載人航天做準備；還有一些對全球變化相關的一些設備，如寬波段成像儀等。這些應用有些是世界首次使用，尤其空間冷原子鐘。冷原子鐘在地面也有，但在微重力環(huán)境下，它的精度更高，3000萬年才誤差一秒，可以校正在軌運行導航衛(wèi)星的原子鐘，使導向定位更準確、精度更高。在材料方面也是要進行大量的實驗，其中有12種新材料。我國建國以來研制出來了1000多種材料，80%來自于航天，很多航天技術都轉到民用了。這次要進行大量新材料的試驗，這些新材料試驗成功以后，對我國未來的材料發(fā)展將起到巨大的推動作用。我國自從發(fā)展載人航天以來已經(jīng)有2000多項技術已經(jīng)用于民用。這次火箭沒有太大的改進，因為火箭的可靠性、安全性已經(jīng)很高了。在測控通信系統(tǒng)方面，我們要繼續(xù)使用地面的測控站和衛(wèi)星等。

四、我國未來航天發(fā)展前景

我國未來要實施載人航天發(fā)展戰(zhàn)略的第三步——建造空間站。空間站最大的優(yōu)點有三個方面：運行時間長，體積大，功能強。空間站是一個理想的太空開放基地，相當于一座空間大廈，可以進行長期載人航天活動，可以進行大量的實驗，甚至可以作為一個中轉站。

我國的空間站在將從2018年開始建造。首先要發(fā)上一個天和號核心艙，然后再發(fā)射兩個實驗艙——問天和夢天，組成了我國的空間站系統(tǒng)。它相對于世界空間站發(fā)展水平中的第三代空間站，采用積木式構型，相當于在太空搭積木，而且它是一個多艙段的。所以，我國的空間站也是起點高，蘇聯(lián)是先發(fā)單艙式空間站，然后再發(fā)多艙式空間站，而我們第一步就搞多艙式空間站，每個艙段也是20噸級的，這樣航天員可以進行長期的生活和工作，開展大量的科研。我們的原則是少花錢多辦事，我們是經(jīng)濟適用性空間站，根據(jù)我國國力和技術水平打造一個三艙式空間站。俄羅斯曾經(jīng)搞過一個五艙式空間站，也是積木式構型。目前，在太空運行的國際空間站是第四代空間站，采用桁架掛艙式構型，這個成本太高了，由16個國家合作研制，總的建造成本就在1000億美元以上，而且每年的運行費達到10億美元以上，成本比較高。我國根據(jù)自己的國情打造一個三艙式積木式構型空間站，可以運行10年以上。國際空間站將運行到2024年，而我國的空間站在2022年建成后可以運行10年以上。所以，到2024年以后可能太空中只有我國的空間站在運行，我們也歡迎其他國家與我們開展國際合作，到我們的空間站上進行科學實驗，可以乘我們的飛船上去，也可以其他國家的飛船上去。這種三艙式空間站還可以進一步擴大，再對接其他的艙?？傊?，我們的空間站有兩大特點：起點高、效益高。未來，我國載人航天還有可能進一步向更高水平發(fā)展。比如，我國科學家建議在2030年進行載人登月，在2050年進行載人登火星，或者空間站成熟以后商業(yè)化開放，甚至進行太空旅游活動。

人類在漫長的社會進步中，不斷開展自身的生存環(huán)境。人類活動范圍的每一次擴展，都會實現(xiàn)偉大的飛躍。隨著我國載人空間站工程的實施，我國將為和平開發(fā)和利用空間資源擔負起更多的責任、作出更大的貢獻。

（根據(jù)宣講家網(wǎng)報告整理編輯，

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