解碼“天宮一號(hào)”

“天宮一號(hào)”的發(fā)射，成為全國(guó)乃至世界矚目的焦點(diǎn)。作為中國(guó)航天高技術(shù)水平、高可靠性能的最新代言，“天宮一號(hào)”在突破技術(shù)難關(guān)、開啟中國(guó)未來(lái)空間站建設(shè)大幕的重大工程中，承擔(dān)了哪些任務(wù)，又作出了哪些貢獻(xiàn)？
對(duì)此，中國(guó)航天科技集團(tuán)公司五院天宮一號(hào)目標(biāo)飛行器總設(shè)計(jì)師張柏楠接受記者采訪時(shí)表示：“作為我國(guó)空間實(shí)驗(yàn)室的雛形，‘天宮一號(hào)’突破了很多關(guān)鍵技術(shù)，也驗(yàn)證了很多創(chuàng)新嘗試，這些都足以讓它在歷史長(zhǎng)卷中留下濃重的一筆。”

兩項(xiàng)重要使命
據(jù)張柏楠介紹，天宮一號(hào)目標(biāo)飛行器是我國(guó)第一個(gè)低軌道、長(zhǎng)壽命的大型載人航天器，設(shè)計(jì)壽命為2年。整個(gè)飛行器分為兩個(gè)艙，前艙實(shí)驗(yàn)艙是全密封環(huán)境，對(duì)接完成后航天員進(jìn)艙進(jìn)行工作、訓(xùn)練，一些必要的生活活動(dòng)、睡眠等也都在這里進(jìn)行。后艙則是資源艙，內(nèi)置動(dòng)力系統(tǒng)、推進(jìn)系統(tǒng)和能源。實(shí)驗(yàn)艙密封的航天員活動(dòng)空間有15立方米，較之以往的神舟飛船六七立方米的小空間而言，有了很大擴(kuò)展，更加適合航天員長(zhǎng)時(shí)間居住。
“‘天宮一號(hào)’在整個(gè)載人航天工程中主要承擔(dān)著兩項(xiàng)重要使命，一是突破交會(huì)對(duì)接技術(shù)和組合體控制技術(shù)，二是作為空間實(shí)驗(yàn)室的雛形，驗(yàn)證空間站關(guān)鍵技術(shù)，為將來(lái)空間站的建設(shè)打基礎(chǔ)。”張柏楠說(shuō)。
據(jù)介紹，“天宮一號(hào)”作為目標(biāo)飛行器，首先要配合神舟八號(hào)飛船突破交會(huì)對(duì)接技術(shù)；而一旦對(duì)接成功，神舟八號(hào)飛船?？筷P(guān)機(jī)，轉(zhuǎn)由“天宮一號(hào)”控制兩個(gè)飛行器飛行，這時(shí)又要考驗(yàn)其組合體控制技術(shù)。
天宮系列目標(biāo)飛行器是空間實(shí)驗(yàn)室的一個(gè)雛形，無(wú)論是“天宮一號(hào)”，還是后續(xù)陸續(xù)發(fā)射的載人航天器型號(hào)，主要任務(wù)都是要驗(yàn)證空間站的關(guān)鍵技術(shù)，為將來(lái)建造空間站打基礎(chǔ)。

交會(huì)對(duì)接的“班組長(zhǎng)”
在交會(huì)對(duì)接任務(wù)中，天宮一號(hào)目標(biāo)飛行器扮演著一個(gè)引導(dǎo)者和指揮管理者的角色，就像一個(gè)團(tuán)隊(duì)中的“班組長(zhǎng)”，始終掌控著工作進(jìn)度和進(jìn)展。當(dāng)神舟八號(hào)飛船進(jìn)入預(yù)定軌道，并開始搜尋和探索“天宮一號(hào)”的倩影之時(shí)，“天宮一號(hào)”就會(huì)相應(yīng)地向?qū)Ψ教峁┮龑?dǎo)信號(hào)，告訴對(duì)方“我在這里”，并始終給追蹤飛行器提供引導(dǎo)信息。等到雙方終于“敖包相會(huì)”，實(shí)現(xiàn)對(duì)接后，神舟八號(hào)飛船就將“大權(quán)”上交，安心地?？吭?ldquo;天宮一號(hào)”身邊，按照其指令和控制來(lái)飛行。
這時(shí)，“天宮一號(hào)”就義不容辭地承擔(dān)起了“班組長(zhǎng)”的職責(zé)，不僅要控制好自己，還要照顧并控制好神舟八號(hào)的狀態(tài)，也就是突破組合體控制技術(shù)。
“完成組合體的控制和管理，并非易事。以前衛(wèi)星也好、飛船也好，都是自己管自己，而現(xiàn)在‘天宮’卻不能再獨(dú)善其身。”張柏楠解釋道，對(duì)接成功后，“天宮一號(hào)”要為神舟八號(hào)飛船供電，起碼滿足500瓦的供電能力，以補(bǔ)充飛船能源不足的問(wèn)題，這同時(shí)也是對(duì)將來(lái)空間站整個(gè)能源系統(tǒng)統(tǒng)一調(diào)配、統(tǒng)一管理技術(shù)進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證。整個(gè)組合體的姿態(tài)和軌道也都要由“天宮一號(hào)”來(lái)統(tǒng)一控制，控制重量翻了一番，等于從輕裝上陣到負(fù)重前行，無(wú)論是指令還是遙測(cè)，雙方都要重新適應(yīng)。

試驗(yàn)長(zhǎng)征的“先遣兵”
張柏楠說(shuō)，俄羅斯禮炮1號(hào)到禮炮7號(hào)，前后反復(fù)試驗(yàn)，不斷進(jìn)行空間站技術(shù)驗(yàn)證，并最終完成和平號(hào)空間站的建設(shè)工作，是個(gè)循序漸進(jìn)的過(guò)程。用最小的試驗(yàn)樣本突破關(guān)鍵技術(shù)，并獲取最大的實(shí)驗(yàn)成果，這是中國(guó)特色的載人航天發(fā)展之路。
這也就意味著，“天宮一號(hào)”這位空間站建設(shè)的“先遣兵”，無(wú)論是從自身裝備還是承擔(dān)的任務(wù)而言，都非等閑。
“天宮一號(hào)”里有很多未來(lái)空間站會(huì)用到的技術(shù)和設(shè)備，比如大型控制力矩陀螺。據(jù)張柏楠介紹，飛船短期飛行靠發(fā)動(dòng)機(jī)控制，中型衛(wèi)星靠動(dòng)量輪控制，而空間站這種大型空間設(shè)施則要靠力矩陀螺才能控制。此外，“天宮一號(hào)”應(yīng)用的電池發(fā)電效率高達(dá)27%～28%，已經(jīng)跟國(guó)際先進(jìn)水平相差無(wú)幾。在信息傳輸上，也改變了以往依賴地面的被動(dòng)局面，轉(zhuǎn)而依靠中繼衛(wèi)星實(shí)現(xiàn)更快更高效的通訊。
在軌補(bǔ)加技術(shù)也是未來(lái)空間站的一個(gè)關(guān)鍵技術(shù)，而“天宮一號(hào)”將可以實(shí)現(xiàn)推進(jìn)劑在軌補(bǔ)充，其先進(jìn)的金屬膜殼儲(chǔ)箱未來(lái)就可以直接應(yīng)用于空間站的推進(jìn)系統(tǒng)之中。

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