天宫一号：中国迈向空间站时代
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| 天宫一号顺利升空 据新华网甘肃酒泉9月29日新闻，随着天宫一号于29日21时16分发射升空，中国向空间站时代迈出了坚实的一步。 这是长征系列运载火箭的第147次飞行，也是中国载人航天工程实施以来的第8次发射。 秋夜的酒泉卫星发射场上星光闪耀，全新改进的长征二号ＦＴ1火箭点火升空，明亮的尾焰映红了大漠长空。 中国载人航天工程总指挥常万全宣布发射成功。 从1999年第一艘飞船飞上太空到这次天宫一号发射，12年间，中国的载人航天工程以坚实的步伐迈向建造空间站这一19年前启动载人航天工程时便确定的目标。 距发射架1．5公里的厂房里，神舟八号与长征二号Ｆ火箭已在测试。11月初，神舟八号将在同一发射架上升空，在太空中与天宫一号交会对接——这将使中国成为世界上第三个掌握空间交会对接技术的国家。 9月28日下午举行的新闻发布会上，中国载人航天工程新闻发言人武平说，2012年底前，中国还将陆续发射神舟九号、十号飞船与天宫一号交会对接。 全长10．4米的天宫一号由实验舱和资源舱构成，舱体最大直径3．35米，比神舟飞船大了不少。 “如果说飞船是‘蜗居’，天宫一号则达到了‘小康’水平。”空间实验室系统副总设计师白明生说，实验舱有效活动空间约15立方米，可满足2至3名航天员在舱内工作和生活需要。 “天宫一号是按载人状态升空的。”白明生说，“神八不上人，但最晚到神舟十号，将试验有人的交会对接。” 与美、俄最初采用两艘飞船开展交会对接试验不同，中国全新研制了天宫一号作为交会对接的目标飞行器。“它的在轨寿命为两年，期间可以与飞船多次交会对接。”中国载人航天工程总设计师周建平说，“这可以减少发射次数，更经济。” 周建平说，天宫一号按中国后续的空间实验室要求设计，因此，它还肩负着验证空间站部分关键技术的使命。 “航天员已在为登天宫做准备。”航天员系统副总设计师王宪民说，再生式环境控制和生命保障技术等空间站关键技术也将在天宫一号上试验验证。 中国将在2016年前研制并发射空间实验室。2020年前后建造空间站。 空间应用系统副总设计师张善从说，天宫一号上安排有实验项目。后续的神舟八号上，中德将首次联合开展空间生命科学实验。 “我们要建一个开放的国家级空间实验平台。”周建平说，过去，中国曾为世界贡献四大发明。未来，在开发太空造福人类方面，我们期望能做出更多的贡献。 天宫一号的运行 北京航天飞行控制中心的工作人员介绍，2011年9月30日晚凌晨1 时58 分，进行到第4 圈时它有一个变轨。将远地点高度由346公里抬高到355公里。未来24 小时内它会两次“抬腿”，就像我们迈台阶一样，抬高其运行轨道，目的是希望它能够达到一个最舒服的状态。北京航天飞行控制中心主任陈宏敏介绍，北京飞控中心将对天宫一号的对接机构等分系统进行测试，确保满足交会对接要求。这一阶段预计持续7至10天。 陈宏敏介绍，在神舟八号发射之前20 天，北京飞控中心将通过3至4次轨道控制，对天宫一号进行轨道相位调整，使其进入预定的交会对接轨道，等待神舟八号到来。 北京时间9月30日16时09分，在北京航天飞行控制中心精确控制下，天宫一号成功实施第2次轨道控制，近地点高度由200公里抬升至约362公里，顺利进入在轨测试轨道。 这次轨道控制是在天宫一号飞行第13圈实施的。经过两次轨道控制，天宫一号已从入轨时的椭圆轨道进入近圆轨道，为后续进入交会对接轨道奠定了基础。 据北京航天飞行控制中心主任陈宏敏介绍，近地航天器发射后，受高层大气阻力的影响，其轨道高度会逐渐缓慢降低。通过此次轨道抬升，预计可使天宫一号在神舟八号发射时，轨道高度自然降至约343公里的交会对接轨道，从而尽量减少发动机开机，节省燃料。 有关专家表示，进入在轨测试轨道后，地面人员将对天宫一号平台上的交会对接机构等各分系统的基本功能和稳定性进行测试，还将利用搭载的有效载荷开展一系列空间科学试验活动。 据目前公布的消息，神舟八号将在1 个月后（即11月初）发射，与天宫一号对接。“神八入轨后2 天内，完成与天宫一号首次交会对接形成组合体。组合体飞行约12 天，择机第二次交会对接.组合体运行结束后，飞船于1 天内返回中国载人期试验航天工程发言人武平说。 按照任务规划，2012 年前，将通过神舟九号、十号飞船与天宫一号的交会对接实验，突破掌握无人和载人交会对接技术。 神舟九号是否载人在神舟八号飞行后再综合评估决策，神舟十号按目前的计划是载人飞行。 天宫一号简介 天宫一号目标飞行器是载人航天器，由中国航天科技集团公司所属中国空间技术研究院和上海航天技术研究院研制。高10.4米、重8.5吨，分为实验舱和资源舱，舱体的最大直径达3.35米。与之前的载人航天器相比，天宫一号为航天员提供的可活动空间大大拓展，达15立方米，能够同时满足3名航天员工作和生活的需要。实验舱前端装有被动式对接结构，可与追踪飞行器进行对接。 资源舱的主要任务是为天宫一号的飞行提供能源保障，并控制飞行姿态。天宫一号的电源分系统的所有设备（太阳能电池翼）都在资源舱内，并包括了为飞行器提供能量的燃料。天宫一号的导航与制导系统中6个控制力矩陀螺也在资源舱内。导航与制导系统的用途是在天宫一号与追踪飞行器进行对接之际负责寻找目标，而控制力矩陀螺则会对天宫一号进行精确的姿态控制。 实验舱主要负责航天员工作、训练及生活。实验舱是全密封的环境，对接完成后航天员进舱进行工作、训练，一些必要的生活活动、睡眠等也都在这里进行。内设睡眠区（包括航天员睡眠所用的睡袋）以及使航天员保持骨骼强健的健身区。 先前的神州飞船由于是为短期载人空间的活动服务，航天员所需氧气、水和食物等均为直接从地面携带。而由于今后的空间站因为要进行长时间的载人空间活动，因此采用的是再生式的生命保障系统，航天员所需氧气和水要在站内再生循环利用，减少地面补给。生命保障系统于2011年9月30日启动。 中国载人航天工程原副总指挥张建启此前接受采访时透露，天宫一号重达8吨，采用了全新设计和许多新技术，使用寿命两年。他进一步介绍说，中国载人航天工程分为三步走：一是航天员上天；二是多人多天飞行、航天员出舱，实现飞船与空间舱的交会对接，并发射短期有人照料的空间实验室；三是建立永久性空间站。此次发射就是在完成第二步的后续任务，并为完成第三步战略目标打下基础。“天宫一号”是中国首个空间实验室雏形。 天宫一号内部采取了考究的颜色设计，地板的颜色呈深赭石色，有“地”的稳重感，舱顶运用了柔和的灰白色，避免了纯白色对视线的刺激，有“天”的轻盈感。“天”“地”之间的过渡色介于两者之间，不同色块的运用，使舱体成为一个独立有序的小世界。 人类想在太空长期逗留，必须设法制造适宜人类生存的小环境。除了维持合适的温度、湿度、压力、氧气等常规环境外，“天宫”还对控制微生物和微量有害气体配备了专门的“武器”。此外，航天员呼吸、排汗产生的水汽也有冷凝水收集装置定时自动收集。 服饰睡袋绣有祥云图案。蓝色的航天员睡袋外部绣有祥云图案。相比神七的睡袋，它的重量明显减轻，材料也是优中选优，具有抗阻燃、防静电、重量轻、松紧可调等特点。“天宫”还为航天员准备了保暖内衣、保暖裤、运动袜、运动服、短裤等。这些衣服的设计比较特别，主要是考虑太空工作实验的特殊需求，比如，有的衣服装有电缆口，有的口袋用于放置辐射测量仪等。由于“天宫”长期是低压运行，会造成衣服材料加速老化，研究人员在地面作了大量的低压存储试验，用专业设备拉扯衣物，确保拉伸强度和撕裂强度合格。 饮食航天食品种类繁多。部分航天食品已经随天宫一号进入太空，包括蔬菜、肉类、水果和复水汤等，但这些都不能吃，还只是实验品。真正能吃的航天食品要等航天员随飞船带上天。实验用的这些航天食品，将来要跟随对接的载人飞船返回地面。研究人员要观察它们在天上长期运行后会发生哪些变化。将来跟人发射上去的航天食品，种类会非常丰富，也更加符合航天员口味。 休闲舱内生活丰富多彩。“航天员在舱内的生活并不单调乏味。”中国空间技术研究院研究员、国际宇航科学院院士朱毅麟称，“天宫”里为航天员配备了体育锻炼设施和娱乐设施，笔记本电脑里事先存储好航天员感兴趣的影音节目。 天宫一号首次带上了太空锻炼器材，如特殊自行车用于锻炼下肢肌肉；拉力器用于锻炼肩部和背部肌肉；下体负压筒对航天员下半身施加负压，促使血液向下半身流动，改变失重环境中血液朝头部转移的情况。 太空旅客：中国结+种子+会旗。此次，天宫一号搭载了“三名太空乘客”：一枚中国结、四种濒临灭绝的植物种子和300面国际宇航联合会会旗。这300面会旗曾于2010年12月通过俄罗斯的联盟“TMA－20”载人飞船送至国际空间站，并由美国奋进号航天飞机于今年6月带回地面。 天宫一号的技术特点 首先，天宫一号要完成交会对接任务。中国载人航天发展采取了三步走的发展战略，从神舟一号到神舟六号，实现了载人飞船把航天员安全地送上天又安全地返回地面，这是第一步的发展战略；第二步要解决出舱活动和交会对接技术；第三步是建造中国的空间站。在第二步当中，神舟七号已经实现了出舱活动，实现了技术突破，而交会对接就是要解决空间站建造时最关键也是最不可逾越的技术。未来的空间站建造是多舱段组合在一起的，交会对接技术是最关键的一项技术，也是重要的技术基础。 其次，天宫一号目标飞行器是我国首次研制发射的低轨道长寿命空间飞行器。它的特点不同于载人飞船，载人飞船是天地往返运输工具。天宫一号主要用于一定规模的空间科学试验，同时完成交会对接任务，为航天员提供驻留的工作和生活条件。可以说，天宫一号也是未来空间实验室的雏形。 再次，天宫一号目标飞行器采用了多项的新技术。这些新技术主要采用在空间技术方面，也是为将来空间站的建造和试验做先期的技术验证。 最后，天宫一号目标飞行器是目前我国研制的最大的载人航天器。在这个最大的载人航天器中，我们做了多项人性化的设计，为航天员提供的工作和生活空间有15立方米，有锻炼和娱乐设施。航天员可以实现与地面之间可视的电话通信，也可以从事个人娱乐活动。 天宫一号的空中对接 “空间交会对接”，简称“交会对接”，是建立空间站最基本最关键的技术，其原理是通过轨道参数的协调，让两个或两个以上的航天器在同一时间到达太空同一位置，然后再通过专门的对接机构将其连为一个整体。 交会对接根据航天员介入的程度和智能控制水平可分为手控、遥控和自主三种方式。具体的方法一般是先将目标飞行器发射入轨并精确测定其运行轨道，当其飞经待发飞行器发射场上空时，通过择机发射使后者与前者运行在相同的轨道上，并且将距离控制一定范围内，随后再依靠飞行器本身的机动能力让两者逐渐连为一体。 根据规划，中国已在2011年发射“天宫一号”目标飞行器。“天宫一号”实际上是空间实验室的实验版，采用两舱构型，分别为实验舱和资源舱。之后，再发射“神舟八号”。“神八”是一艘无人的神舟飞船，与“天宫一号”进行无人自动对接试验。2015年前，再陆续发射“天宫二号”、“天宫三号”两个空间实验室。 “天宫二号”将主要开展地球观测和空间地球系统科学、空间应用新技术、空间技术和航天医学等领域的应用和试验。“天宫三号”将主要完成验证再生生保关键技术试验、航天员中期在轨驻留、货运飞船在轨试验等，还将开展部分空间科学和航天医学试验。 我国目前在研制的空间实验室采用两舱结构，分别为实验舱和资源舱。实验舱可保证舱压、温湿度、气体成分等航天员生存条件，可用于航天员驻留期间在轨工作和生活，密封的后锥段安装再生生保等设备。实验舱前端安装一个对接机构，以及交会对接测量和通信设备，用于支持与飞船实现交会对接。资源舱为轨道机动提供动力，为飞行提供能源。建设实现空间站的关键技术是“空间交会对接”。两个或两个以上的航天器通过轨道参数的协调，在同一时间到达太空同一位置的过程称为交会。对接是在交会的基础上，通过专门的对接机构将两个航天器连接成一个整体。实现两个航天器在太空交会对接的系统，称为交会对接系统。 空间交会对接技术难度很大，因为空间实验室体积都比较大，发射空间实验室的时候是不载人的，人是后来通过航天飞机或者飞船送上去的。人要进入到空间实验室，航天飞机或飞船就必须和空间实验室对接起来。这个难度很大，在太空中的空间实验室和航天飞机都是高速运行的，时速到达28000公里以上，在对接过程中，如果计算不准，就可能发生飞船相撞事故。 空间交会对接控制方法有两种，一种是人工控制、另一种是自动控制。用人工控制来完成太空交会对接可以提高交会对接的成功率。自动控制交会对接可靠性特别高，不需考虑人员的安全和救生问题。在航天器的交会对接技术方面，未来的发展趋势是人工控制和自动控制相结合，以提高交会对接的灵活性、可靠性和成功率。 目前我国的火箭最大运载能力只有10吨，不仅无法将体积更大、重量更重的空间实验室发射升空，也满足不了空间实验室在运行期间所需大量物资的运输要求。在后续的发射中，将采用新一代大推力长征5号火箭。长征5号火箭的运载能力可达25吨，基本与国际上的顶级水平相当，可以满足在低轨道发射空间实验室的需要。 人类目前载人航天活动的终极目的，是将实验室搬上太空，利用太空微重力高真空的独特环境，开展地面无法进行的生命科学、材料科学等实验，从而为人类造福。太空生命科学试验不仅可以进行植物育种、发明新的药物，而且在半导体、特种材料、天文学、对地观测等方面的好处更是不一而足。因此，以神七为起点的空间站建设，将为科学研究带来更大的舞台。 中国在神八、神九、神十任务中，将突破无人与有人飞船对接技术，并建设首个名为“天宫一号”的空间实验室。这是载人航天工程副总指挥、神七任务总指挥部副总指挥长张建启在接受中国载人航天工程网专访时透露的。 “天宫一号”之后，将发射“神八”、“神九”、“神十”与之对接。关于对接类型，张建启说，“神八”肯定是无人对接，有人对接是“神九”还是“神十”，主要看“神八”交会对接是否顺利，只有3次对接成功，第二步战略目标才能全部达到。 “交会对接”成功无疑是达成战略目标的关键，而这是举世公认的航天技术瓶颈，在国外载人航天活动早期，航天器在空间交会对接过程中就曾失败。比如，俄罗斯“进步M3-4”飞船与“和平”号空间站在对接过程中“相撞”。 对于我国的交会对接技术实力，神舟飞船原总设计师戚发轫说，“神舟”系列飞船从“神舟”八号开始有了许多技术改进，成为一种崭新的天地往返飞行器。其中，交会对接功能是其最主要的特色，航天员可以根据电视图像操纵飞船，使其紧跟目标飞行器。 天宫一号的主要任务 （1）天宫一号目标飞行器作为交会对接的目标，与神舟八号配合完成空间交会对接飞行试验。 （2）保障航天员在轨短期驻留期间的生活和工作，保证航天员安全。 （3）开展空间应用（包括空间环境和空间物理探测等）、空间科学实验、航天医学实验和空间战技术实验。 （4）初步建立短期载人、长期无人独立可靠运行的空间实验平台，为建造空间站积累经验。 天宫一号升空的意义 天宫一号的发射标志着中国迈入中国航天“三步走”战略的第二步第二阶段（即掌握空间交会对接技术及建立空间实验室）；同时也是中国空间站的起点，标志着我国已经拥有建立初步空间站，即短期无人照料的空间站的能力。 天宫一号升空的背景 1992年9月21日，中央正式批准实施中国载人航天工程，即“921工程”，在“921工程”设计之初，便确定了载人航天“三步走”的发展战略，即第一步，实现天地往返，航天员上天并返回地面；第二步，实现多人多天飞行、航天员出舱和太空行走、飞船与空间舱的交会对接等多项任务，并发射短期有人照料的空间实验室；第三步，建立空间站。 1999年11月20日，中国成功发射第一艘无人试验飞船神舟一号，初步实现了第一步的航天器天地往返。此后，中国又先后发射神舟系列的4艘飞船，并在神舟五号发射、杨利伟成为中国“太空第一人”后，完成了“三步走”战略的第一步。 2005年起，神舟六号和神舟七号相继发射，拉开了“三步走”战略第二步的序幕，并完成了前半部分，而天宫一号的则将完成第二步后半部分的任务——进行空间交会对接，建立空间实验室。 天宫一号的任务方案早在1992年国家制订中国载人航天“三步走”战略时就已确定。2002年，在进行了方案论证和审查后，天宫一号目标飞行器整个任务方案得到通过。但天宫一号还尚未定名，只是称为“目标飞行器”，缩写：MB。2006年，天宫一号进入初样研制阶段，并命名为“天宫一号”，缩写：TG。命名可能根据以下几点： （1）“天宫”是中华民族对未知太空的通俗叫法，如《西游记》中的孙悟空大闹天宫。拥有民族气息。 （2）“天宫”即“天上宫殿”，也容易和“空间实验室”，“空间站”这些概念联系起来。 （3）天宫一号的目标中有“初步建立载人空间实验平台”一条，因此“天宫”也有让航天员在“太空中生活得舒服"这一层含义。 需要说明的是，天宫一号是“载人空间实验平台”，或被称作“空间实验室”，并不是空间站。中国真正意义上的空间站将在2020年左右建设完成，天宫一号可以称作是相关计划的“起点”。 天宫一号发射观后感 2011年9月21日21时16分，我怀着激动的心情观看了“天宫一号”在酒泉卫星发射中心发射的全部过程。 天宫一号奔向太空，这是中国迈出意义非凡的一大步，同时向全世界证明了中国实现了全面载人航天飞行能力。 根据了解，“天宫一号”只是中国首个目标飞行器，但并不时真正意义上的空间站，它只是一个雏形——一个重8T多的空间实验室的雏形。“天宫一号”设计寿命期为两年，在这两年内，我国将会发射神舟八号、神舟九号、神舟十号宇宙飞船，分别与“天宫一号”完成空间使命的交会对接。掌握空间交会对接的技术，为建造空间实验室积累经验，为建造中国的空间站打牢基础。“天宫一号”升空入轨后，发射中心将在11月1日发射神八。 “天宫一号”为中国构建太空空间站打下了坚实的基础，下面我们回顾一下国际太空站的历程。 1983年，美国总统里根首先提出了国际空间站的新构想；1993年，经过将近十余年的探索和无数次重新设计，终于开始着手建设太空站；1994年，准备阶段开始，在此期间，航天飞机与“和平”号太空航进行了9次对接；1998年，国际空间站的第一组件曙光号功能货舱发射成功；2001年，命运号实验舱与团结号节点舱对接，探索号气闸舱安装完成；2008年，哥伦布号实验舱安装完成，开始安装希望号实验舱；2010年，安装宁静号节点舱。 从国际太空站的艰辛历程可以看出，“天宫一号”只是中国向太空迈出的一小步，但是这绝对是意义巨大的一步。 中国载人航天是深谋远虑的，每一步都经过无数次计算和测试，确保万无一失。目前主要分三步走：第一步，发射载人飞船，建成初步配套的试验性载人飞船工程，开展空间应用实验；第二步，突破载人飞船和空间飞行器的交会对接技术，并利用载人飞船技术改装、发射一个空间实验室；第三步，建造空间站，解决有较大规模的、长期有人照料的空间应用问题。可以说，中国航天技术是借鉴前人的技术而自主创新的。中国航天现有八大系统：航天员系统、空间应用系统、载人飞船系统、运载火箭系统、发射场系统、监控通讯系统、着落场系统、空间实验室系统。这八大系统是中国经过长达10多年的摸索才总结出来的，从中可以看出中国载人航天发展的辛酸。 人类目前载人航天活动的最终目的，是将实验室搬上太空，利用太空微重力高真空的独特环境，开展地面无法进行的生命科学、材料科学等实验，从而为人类造福。太空生命科学试验不仅可以进行植物育种、发明新的药物，而且在半导体、特种材料、天文学、对地观测等方面的好处更是不一而足。 因此，以神七天宫一号为起点的中国空间站建设，将为中国的科学研究带来更大的舞台。周建平说过：只有对人自身在太空中的行为和能力有了清晰的认识，才可能具备更好的开发能力。目前，中国正在朝着这样的目标进发。中国的空间站将成为世界科学发展进步的平台，为人类探索做出贡献。 作为学生的我，同时作为一个中国人，看到中国在载人航天事业技术上的发展，我感到无比的自豪和骄傲。 “宝剑锋从磨砺出，梅花香自苦寒来。”在以后的日子里，我将更加努力学习科学知识，将来要为祖国的繁荣建设作出巨大的贡献。 （免责声明：此资料来自学友整理、推荐、上传。版权拥有人未联系上。本站刊发此资料目的是为了供中华民族提高修养。其观点及内容的合法性、原创性、真实性和完整性由原刊载单位或作者负责，与本站无关，请学友仅作参考，并自行核实相关内容。请版权拥有人联系本站查询稿酬。本网站为公益网站，如版权拥有人不同意此资料供中华民族提高修养，请及时向本站申诉。本站接到申诉后即删除此资料，以免侵权。） |
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