永遠的“天宮” 不朽的傳奇
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天宮二號和天舟一號組合體在軌運行示意圖。     新華社發(fā)
此時此刻，九天之上遨游的天宮二號正在向地球家園作最后的告別。在軌運行了1000多天，完成所有預定任務之后，它根據(jù)計劃將于北京時間7月19日受控再入大氣層，以一道耀眼的光華完美謝幕。很多人清晰地記得，就在1年多之前，天宮一號在軌運行2300多天后，在億萬民眾的矚目之下，再入大氣層，化作絢爛奪目的璀璨，完成了永載史冊的告別。
天宮一號和天宮二號實際在軌運行周期雖然遠長于預期，但是作為航天器，其“服役”期終究是有限的。對于中國航天乃至世界航天發(fā)射史來說，中國“天宮”在有限的“服役”期內(nèi)，取得了舉世矚目的輝煌成就。
上世紀90年代，中國制定了載人航天“三步走”發(fā)展戰(zhàn)略：一是航天員上天；二是多人多天飛行、航天員出艙，實現(xiàn)飛船與空間艙的交會對接，并發(fā)射短期有人照料的空間實驗室；三是建造空間站，解決有較大規(guī)模的長期有人照料的空間應用問題。天宮一號和天宮二號接續(xù)奮斗，攜手神舟系列飛船，實現(xiàn)了包括空間交會技術在內(nèi)的一批重大技術突破，推動“三步走”戰(zhàn)略的第二步完美收官，為實現(xiàn)第三步戰(zhàn)略目標即建造空間站奠定了堅實基礎。
太空“穿針引線”
2011年11月3日1時36分6秒，浩渺太空中，兩個高速運行的航天器神舟八號、天宮一號精準實現(xiàn)了空間交會對接，形成了飛行組合體。這標志著中國成為繼美國、俄羅斯之后，世界上第三個掌握空間交會對接技術的國家。該技術是實現(xiàn)空間站、航天飛機、太空平臺和空間運輸系統(tǒng)的空間裝配、回收、補給、維修、航天員交換及營救等在軌道上服務的先決條件。
億萬國人通過電視直播的北京飛行控制中心呈現(xiàn)的畫面，親眼見證了中國智慧上演的“太空穿針引線”絕技，歡慶這激動人心的歷史性時刻。
天宮一號的使命是，為實施空間交會對接試驗提供目標飛行器；初步建立長期無人在軌運行、短期有人照料的載人空間試驗平臺，為空間站研制積累經(jīng)驗。此外，天宮一號還進行了一系列空間科學實驗、航天醫(yī)學實驗和空間技術試驗。作為中國載人航天事業(yè)發(fā)展過程中的一大標志性任務，天宮一號的歷史使命早在1992年就已經(jīng)確定。2002年，天宮一號目標飛行器任務方案通過了論證和審查，之后進入初樣研制階段。
2009年央視牛年春晚舞臺上，天宮一號模型精彩亮相，它的形象和肩負的使命迅速走進億萬家庭，為國人所熟知和稱道。在此后1年多時間里，天宮一號完成總裝、綜合測試、出廠評審和轉運。
2011年9月29日，長征二號FT1運載火箭從酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心沖天而起，將天宮一號精準發(fā)射入軌。約1個月之后，神舟八號飛船升空并與天宮一號進行了空間交會對接。組合體運行12天后，兩者脫離并再次成功進行了交會對接試驗。
2012年、2013年，天宮一號相繼迎來神舟九號和神舟十號，與它們圓滿完成了多次空間交會對接，完成了航天器組合體控制與管理、航天員在軌駐留保障、航天員在軌維修操作等一系列技術試驗驗證，開展了對地遙感應用、空間物理與環(huán)境探測和空間材料實驗，獲取了大量有價值的數(shù)據(jù)信息和應用成果。
值得一提的是，天宮一號還是中國第一個“太空教室”，在神舟十號飛行任務期間，航天員王亞平在聶海勝、張曉光的配合下，為全國6000多萬中小學生進行太空授課。在約45分鐘的“神舟課堂”上，王亞平展示了“質量測量”“單擺運動”“陀螺運動”“制作水膜與水球”等多項試驗，并以“天地對話”的形式與孩子們進行了互動交流。
2016年3月，天宮一號全面完成歷史使命，正式終止數(shù)據(jù)服務。
2018年4月2日8時15分左右，經(jīng)北京航天飛行控制中心和有關機構監(jiān)測分析，天宮一號已再入大氣層，再入落區(qū)位于南太平洋中部區(qū)域，絕大部分器件在再入大氣層過程中燒蝕銷毀。
九天之上“加油”
如果說天宮一號是空間實驗室的“入門級”實驗飛行器，主要目標是完成空間交會對接任務，那么天宮二號則完全是真正意義上的小型空間實驗室，旨在解決一定規(guī)模、短期有人照料的空間應用問題，具備開展各種工作和試驗的條件。
2014年3月，中國載人航天工程總設計師周建平向外界公布了中國將實施天宮二號空間實驗室任務。
2014年9月10日，時任中國載人航天工程辦公室副主任楊利偉在太空探索者協(xié)會第27屆年會上向外界透露了天宮二號任務詳細規(guī)劃，其中包括天宮二號空間實驗室將于2016年發(fā)射升空，并與隨后發(fā)射的神舟十一號載人飛船和天舟一號貨運飛船實現(xiàn)空間交會對接，進一步突破和掌握推進劑在軌補加等空間站關鍵技術，開展一定規(guī)模的空間應用。
2016年9月15日，天宮二號成功發(fā)射入軌。1個多月后的10月17日，神舟十一號飛船搭載景海鵬、陳冬兩名航天員在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心升空并準確進入預定軌道。
經(jīng)過多次變軌，10月19日1時11分轉入自主控制狀態(tài)，以自主導引控制方式向天宮二號逐步靠近。經(jīng)北京航天飛行控制中心就對接準備狀態(tài)進行最終確認，神舟十一號開始向天宮二號緩緩靠攏。3時24分，神舟十一號與天宮二號對接環(huán)接觸，在按程序順利完成一系列技術動作后，對接機構鎖緊，兩個飛行器建立剛性連接，形成組合體。直到11月18日，神舟十一號與天宮二號解鎖分離，這次任務中，組合體共飛行30天，創(chuàng)造了中國人在太空駐留的時間新紀錄。與天宮一號與神舟飛船之前進行的空間交會對接和組合體飛行相比，這次任務進行了進一步提升，除了時間更長之外，還升級了光學成像敏感器和照明設備，提高了交會對接的可靠性和效率。此外，還全面檢驗和測試了生命保障系統(tǒng)，積累了更多經(jīng)驗。
推進劑在軌補加技術俗稱“太空加油”是建設空間站核心技術之一，而承擔該項技術突破的重任就落在天宮二號和貨運飛船天舟一號的肩上。2017年4月20日，天舟一號發(fā)射入軌，隨后經(jīng)過5次軌道控制建立交會對接姿態(tài)。4月22日對接成功，次日7時26分，推進劑補加試驗開始，這是天宮二號與貨運飛船進行的第一次推進劑補加，也是中國首次推進劑補加試驗。4月27日19時07分，首次推進劑在軌補加試驗完成，實現(xiàn)了“太空加油”技術突破。
空間科學實驗是天宮二號任務的重要內(nèi)容，在軌運行期間，開展了地球觀測和空間地球系統(tǒng)科學、空間應用新技術、空間技術和航天醫(yī)學等領域的應用和試驗。其搭載的世界首臺空間冷原子鐘可以將航天器自主守時精度提高兩個數(shù)量級，大幅提高導航定位精度，完成了全部既定測試任務，實現(xiàn)3000萬年誤差小于1秒的預定目標，將人類在太空的時間計量精度提高1至2個數(shù)量級。搭載的伽馬暴偏振探測儀完成了伽馬射線暴瞬時輻射的高精度偏振探測。
攜手建設“天和”
天宮二號完成了歷史使命，即將迎來謝幕時刻。中國空間站建設籌備工作和相關實驗項目的征集工作一直在緊鑼密鼓地進行中。據(jù)中國科學院空間應用中心應用發(fā)展中心主任張偉介紹，中國預計在2020年發(fā)射空間站核心艙，2022年左右發(fā)射實驗艙Ⅰ和實驗艙Ⅱ，之后把3個艙形成“T”字形構型，構成完整的空間站。預計空間站將從2022年之后開始運行，在軌10年以上。
2018年11月初，第十二屆珠海航展開幕，觀眾興奮地發(fā)現(xiàn)，中國“天和”空間站核心艙1∶1實物模型赫然呈現(xiàn)在展臺上，這是其第一次和公眾見面。整個空間站核心艙全長接近17米，直徑4.2米，是未來中國空間站的指揮控制中心。據(jù)了解，“天和”額定乘員3人，乘組輪換時最多可達6人，建成后將成為中國長期在軌穩(wěn)定運行的國家太空實驗室。其基本構型包括核心艙、實驗艙Ⅰ和實驗艙Ⅱ，每個艙段規(guī)模20噸級。核心艙包括節(jié)點艙、生活控制艙和資源艙3部分，有3個對接口和兩個停泊口。對接口用于載人飛船、貨運飛船及其他飛行器訪問空間站，停泊口用于兩個實驗艙與核心艙組裝形成空間站組合體，另有一個出艙口供航天員出艙活動。核心艙軸向長度16.6米，大柱段直徑4.2米，小柱段直徑2.8米，主要用于空間站的統(tǒng)一控制和管理，以及航天員生活，具備長期自主飛行能力，能夠支持航天員長期駐留，支持開展航天醫(yī)學和空間科學實驗。
在空間站實驗方面，中國有關方面已經(jīng)啟動了實驗項目的征集活動，不僅面向國內(nèi)科學界，而且向國際社會發(fā)出盛情邀請。
2018年5月28日，中國常駐維也納聯(lián)合國和其他國際組織代表團與聯(lián)合國外層空間事務辦公室在維也納共同舉辦中國空間站國際合作機會公告發(fā)布儀式，正式開啟中國空間站國際合作，盛情邀請世界各國積極參與，利用未來的中國空間站開展艙內(nèi)外搭載實驗等合作。公告發(fā)布后，共收到來自27個國家的42個項目建議書。
經(jīng)過兩輪審議，有關方面最終確定了包括空間天文學、微重力流體物理與燃燒科學、地球科學、應用新技術、空間生命科學與生物技術等來自17個國家的9個項目作為首批國際合作項目。
今年4月23日，第四個“中國航天日”前夕，中國載人航天工程辦公室正式啟動面向國內(nèi)的公開征集空間科學實驗和技術試驗項目活動，旨在進一步發(fā)揮中國空間站“國家級太空實驗室”的引領作用。據(jù)了解，實驗項目有十幾個研究方向，其中包括空間生命科學，在動物、植物、微生物、細胞等方面進行研究；流體科學，研究微重力流體下的一些特殊規(guī)律；開展基礎物理、超冷原子物理的研究，認識超冷狀態(tài)下原子的規(guī)律。此外，利用艙外大型設施，進行宇宙的觀測，研究宇宙的起源和演化，研究黑洞、暗物質等。
值得注意的是，中國空間站征集的還有一些科普項目，根據(jù)相關規(guī)則，大學生、高中生如果有好的想法，都可以進行申報。對于有志于太空科學實驗的中國科學家來說，中國空間站將為他們搭建前所未有的實驗平臺。如果提交的空間實驗項目入選，且他們身體條件過關的話，他們完全可以參加載荷專家選拔，有望在太空操作自己的實驗。
(記者:張保淑 責編：曹昆)