（四）天宮的關(guān)鍵技術(shù)

因?yàn)樘鞂m一號(hào)、二號(hào)設(shè)計(jì)壽命都是兩年，是長(zhǎng)期在低軌道運(yùn)行的載人航天器，所以如何保證它們?cè)趷毫犹窄h(huán)境中長(zhǎng)壽命工作是一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。

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

要使天宮與神舟對(duì)接組合體平穩(wěn)運(yùn)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(jìn)行姿態(tài)控制，衛(wèi)星采用動(dòng)量輪進(jìn)行姿態(tài)控制，飛船靠發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行姿態(tài)控制。天宮利用大型控制力距陀螺進(jìn)行姿態(tài)控制，就是利用動(dòng)量交換原理改變角動(dòng)量方向而產(chǎn)生控制力距，它的優(yōu)點(diǎn)是控制精度和可靠性比較高，而且壽命達(dá)8年以上，這項(xiàng)技術(shù)也將用于未來(lái)的空間站。

我國(guó)未來(lái)的空間站是在太空長(zhǎng)期運(yùn)行的，所以要消耗很多推進(jìn)劑，這樣就必須進(jìn)行不斷補(bǔ)加。在軌補(bǔ)加就像飛機(jī)空中加油。這次天宮二號(hào)主要的任務(wù)要掌握這項(xiàng)技術(shù)，技術(shù)難度比較大。為了滿足推進(jìn)劑補(bǔ)加試驗(yàn)的需求，對(duì)天宮二號(hào)推進(jìn)分系統(tǒng)進(jìn)行了適應(yīng)性改造，增加了推進(jìn)劑補(bǔ)加系統(tǒng)，配置了壓氣機(jī)等設(shè)備，采用了全新的儲(chǔ)箱設(shè)計(jì)。天宮二號(hào)與貨運(yùn)飛船將首次進(jìn)行在軌補(bǔ)加，使我國(guó)成為繼俄羅斯以后第二個(gè)掌握航天器在軌補(bǔ)加技術(shù)的國(guó)家。這項(xiàng)技術(shù)試驗(yàn)成功以后，將用于空間站，所以這次天宮二號(hào)只加了半箱油，減少重量，靠天舟對(duì)它進(jìn)行在軌補(bǔ)加。

為了后續(xù)空間站建設(shè)，還安排了在軌維修技術(shù)驗(yàn)證和機(jī)械壁維修技術(shù)驗(yàn)證系統(tǒng)，為空間站的維修進(jìn)行全面的技術(shù)驗(yàn)證。因?yàn)榭臻g站飛行時(shí)間長(zhǎng)，飛行過(guò)程中有些設(shè)備需要進(jìn)行維修、更換、升級(jí)，這次裝了一套設(shè)備，首次搭建了由機(jī)、電、液等部件組成的液體回路驗(yàn)證系統(tǒng)，用于驗(yàn)證空間站的維修，包括用機(jī)械臂的終端進(jìn)行維修，也進(jìn)行了準(zhǔn)備?？蒲腥藛T通過(guò)合并同類項(xiàng)理念，對(duì)天宮二號(hào)的供配電、熱控、數(shù)據(jù)管理等系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了高度集成化的模塊設(shè)計(jì)，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(gè)部件壞了，將它拔下來(lái)以后，可以插上一個(gè)新的模塊化設(shè)備。天宮二號(hào)的溫控系統(tǒng)等也進(jìn)行了調(diào)整，讓它花很少的電能就能進(jìn)行工作，要比地面的空調(diào)省電得多。

同天宮二號(hào)一起升空的還有一個(gè)伴隨小衛(wèi)星，它將從天宮二號(hào)釋放出去與天宮二號(hào)伴飛，進(jìn)行聯(lián)合實(shí)驗(yàn)。目的在于，驗(yàn)證在軌釋放小衛(wèi)星的技術(shù)；同時(shí)，伴隨小衛(wèi)星還要對(duì)天宮二號(hào)與神舟飛船交會(huì)對(duì)接進(jìn)行高清晰度拍攝，觀察它們交會(huì)對(duì)接的過(guò)程，另外也要監(jiān)測(cè)空間碎片的情況。這個(gè)伴隨小衛(wèi)星與神舟七號(hào)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(jī)是一個(gè)全畫幅相機(jī)，有2500萬(wàn)像素，而神舟七號(hào)釋放的小衛(wèi)星上面的相機(jī)只有130萬(wàn)像素。在壽命末期都會(huì)控制離軌，我估計(jì)比天宮一號(hào)在軌壽命時(shí)間不會(huì)短，因?yàn)榧夹g(shù)進(jìn)一步提升了，長(zhǎng)壽命技術(shù)進(jìn)行了改進(jìn)，密封性更好。

載人航天工程是一個(gè)龐大的系統(tǒng)，最主要的是靠飛船、天宮，其實(shí)還有幾個(gè)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(yīng)用系統(tǒng)、運(yùn)載火箭系統(tǒng)、發(fā)射場(chǎng)系統(tǒng)、測(cè)控通信系統(tǒng)、著陸場(chǎng)系統(tǒng)等，2017年開始還有貨運(yùn)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(xùn)練、航天服、航天飲食等組成。當(dāng)然還有很多有關(guān)裝置，包括用于鍛煉的負(fù)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?yàn)殚L(zhǎng)期在太空飛行會(huì)出現(xiàn)骨質(zhì)脫鈣、肌肉萎縮等癥狀。

天宮上面還攜帶了廢物回收設(shè)備，對(duì)再生式生命保障系統(tǒng)進(jìn)行驗(yàn)證。因?yàn)槟壳按蟛糠值脑O(shè)備是非再生式的，是消耗式的一次性使用，以后還要進(jìn)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(guò)處理以后還可以循環(huán)使用，減少了地面補(bǔ)給的壓力。

隨天宮進(jìn)入太空一些食品主要是為了做試驗(yàn)用，因?yàn)樘崆皫先サ牟荒鼙ＷC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(diǎn)。天宮上為航天員準(zhǔn)備了保暖內(nèi)衣內(nèi)褲、運(yùn)動(dòng)襪、運(yùn)動(dòng)服等，很多服裝都是速干的。我國(guó)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(yīng)急電源熱飯，現(xiàn)在用太陽(yáng)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(diǎn)心、調(diào)味品等。

關(guān)于其他的系統(tǒng)，我就簡(jiǎn)單介紹一下。這次應(yīng)用系統(tǒng)攜帶的東西比較多，有14項(xiàng)應(yīng)用載荷。在基礎(chǔ)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(jìn)行伽瑪射線爆偏振探測(cè)；在微重力流體物理和空間材料科學(xué)方面，要進(jìn)行液橋熱毛細(xì)對(duì)流實(shí)驗(yàn)研究、綜合材料生長(zhǎng)實(shí)驗(yàn)等；在空間生命科學(xué)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(gè)長(zhǎng)日照，一個(gè)短日照，為以后長(zhǎng)期載人航天做準(zhǔn)備；還有一些對(duì)全球變化相關(guān)的一些設(shè)備，如寬波段成像儀等。這些應(yīng)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(wàn)年才誤差一秒，可以校正在軌運(yùn)行導(dǎo)航衛(wèi)星的原子鐘，使導(dǎo)向定位更準(zhǔn)確、精度更高。在材料方面也是要進(jìn)行大量的實(shí)驗(yàn)，其中有12種新材料。我國(guó)建國(guó)以來(lái)研制出來(lái)了1000多種材料，80%來(lái)自于航天，很多航天技術(shù)都轉(zhuǎn)到民用了。這次要進(jìn)行大量新材料的試驗(yàn)，這些新材料試驗(yàn)成功以后，對(duì)我國(guó)未來(lái)的材料發(fā)展將起到巨大的推動(dòng)作用。我國(guó)自從發(fā)展載人航天以來(lái)已經(jīng)有2000多項(xiàng)技術(shù)已經(jīng)用于民用。這次火箭沒(méi)有太大的改進(jìn)，因?yàn)榛鸺目煽啃?、安全性已?jīng)很高了。在測(cè)控通信系統(tǒng)方面，我們要繼續(xù)使用地面的測(cè)控站和衛(wèi)星等。

四、我國(guó)未來(lái)航天發(fā)展前景

我國(guó)未來(lái)要實(shí)施載人航天發(fā)展戰(zhàn)略的第三步——建造空間站?？臻g站最大的優(yōu)點(diǎn)有三個(gè)方面：運(yùn)行時(shí)間長(zhǎng)，體積大，功能強(qiáng)?？臻g站是一個(gè)理想的太空開放基地，相當(dāng)于一座空間大廈，可以進(jìn)行長(zhǎng)期載人航天活動(dòng)，可以進(jìn)行大量的實(shí)驗(yàn)，甚至可以作為一個(gè)中轉(zhuǎn)站。

我國(guó)的空間站在將從2018年開始建造。首先要發(fā)上一個(gè)天和號(hào)核心艙，然后再發(fā)射兩個(gè)實(shí)驗(yàn)艙——問(wèn)天和夢(mèng)天，組成了我國(guó)的空間站系統(tǒng)。它相對(duì)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(gòu)型，相當(dāng)于在太空搭積木，而且它是一個(gè)多艙段的。所以，我國(guó)的空間站也是起點(diǎn)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(gè)艙段也是20噸級(jí)的，這樣航天員可以進(jìn)行長(zhǎng)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(jì)適用性空間站，根據(jù)我國(guó)國(guó)力和技術(shù)水平打造一個(gè)三艙式空間站。俄羅斯曾經(jīng)搞過(guò)一個(gè)五艙式空間站，也是積木式構(gòu)型。目前，在太空運(yùn)行的國(guó)際空間站是第四代空間站，采用桁架掛艙式構(gòu)型，這個(gè)成本太高了，由16個(gè)國(guó)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(yùn)行費(fèi)達(dá)到10億美元以上，成本比較高。我國(guó)根據(jù)自己的國(guó)情打造一個(gè)三艙式積木式構(gòu)型空間站，可以運(yùn)行10年以上。國(guó)際空間站將運(yùn)行到2024年，而我國(guó)的空間站在2022年建成后可以運(yùn)行10年以上。所以，到2024年以后可能太空中只有我國(guó)的空間站在運(yùn)行，我們也歡迎其他國(guó)家與我們開展國(guó)際合作，到我們的空間站上進(jìn)行科學(xué)實(shí)驗(yàn)，可以乘我們的飛船上去，也可以其他國(guó)家的飛船上去。這種三艙式空間站還可以進(jìn)一步擴(kuò)大，再對(duì)接其他的艙?？傊覀兊目臻g站有兩大特點(diǎn)：起點(diǎn)高、效益高。未來(lái)，我國(guó)載人航天還有可能進(jìn)一步向更高水平發(fā)展。比如，我國(guó)科學(xué)家建議在2030年進(jìn)行載人登月，在2050年進(jìn)行載人登火星，或者空間站成熟以后商業(yè)化開放，甚至進(jìn)行太空旅游活動(dòng)。

人類在漫長(zhǎng)的社會(huì)進(jìn)步中，不斷開展自身的生存環(huán)境。人類活動(dòng)范圍的每一次擴(kuò)展，都會(huì)實(shí)現(xiàn)偉大的飛躍。隨著我國(guó)載人空間站工程的實(shí)施，我國(guó)將為和平開發(fā)和利用空間資源擔(dān)負(fù)起更多的責(zé)任、作出更大的貢獻(xiàn)。

（根據(jù)宣講家網(wǎng)報(bào)告整理編輯，

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