出品：科普中國

　　製作：太空精釀

　　監製：中國科學院計算機網絡信息中心

　　4月29日11時23分，中國空間站天和核心艙發射升空，準確進入預定軌道，任務取得成功。

　　圖片來源見水印

　　圖片來源見水印

　　1992年9月21日，中國載人航天工程正式起步。篳路藍縷，經過的29年不懈探索，長征、神舟、天舟和天宮等一係列浪漫的名字逐漸變成現實。如今，中國終於(yu) 要擁有自己的“天上宮闕”，讓飛天的神話從(cong) 夢想照進現實！

　　為(wei) 什麽(me) 必須發射空間站？

　　建設空間站的意義(yi) 很大，但也可以簡單到一句通俗的話可以概括：“因為(wei) 它能長期飛在天上”。或者說，它能實現多人次長期在軌駐留。這意味著我們(men) 在外太空會(hui) 有一個(ge) 長期穩定的生活和工作空間，搭載一係列頂級科研設備，航天員可以通過載人火箭和飛船，實現頻繁的天地往返並長期駐留那裏，並通過貨運飛船定期補給。

　　這種上下不分的場景在地球上是很難出現的，但在空間站是常態（圖源：NASA）

　　太空有著得天獨厚的環境，例如長期的失重條件，這是地球上幾乎無法實現的，因此可以開展很多地球上難以進行的科研，對地球進行穩定的遙感探測。人類進入太空後，也會(hui) 變成“科研載荷”，失重、上下不分、體(ti) 液重新布置等，經曆與(yu) 地球環境截然不同的生活狀態。這孕育出了嶄新的航天醫學學科，也產(chan) 生了很多改變人類生活的新發明，例如尿不濕、耳溫計、各種集成便攜的醫療器械等。

　　建設空間站是人類載人航天技術發展到一定程度後才出現的裏程碑事件，它能促進航天、甚至很多相關(guan) 製造業(ye) 的發展，對於(yu) 提升一個(ge) 國家的整體(ti) 科學技術水平有著重要意義(yi) ，是任何一個(ge) 航天大國技術發展的必經之路。

　　為(wei) 什麽(me) 要一個(ge) 這樣的天宮？

　　人類載人航天技術於(yu) 1971年進入空間站時代，是年，蘇聯把“禮炮一號”送入太空，第一代空間站誕生。隨後12年內(nei) ，共計有9個(ge) 18-20噸的空間站發射，其中7個(ge) 成功並被命名為(wei) “禮炮係列”，禮炮6號和7號更是可同時對接兩(liang) 艘飛船。1973年，剛結束了阿波羅登月的美國，利用土星五號登月火箭的強大能力，直接將其中的一部分改裝並發射成了一個(ge) 80噸級的“天空實驗室”。

　　這些早期空間站大都處於(yu) 試驗性質，為(wei) 後續的空間站轉型換代做技術儲(chu) 備。中國的“天宮一號”和“天宮二號”，與(yu) 早期的“禮炮號”思路一致，主要用來驗證空間交會(hui) 對接、出艙行走和多人次在軌駐留等技術。

　　天舟一號與(yu) 天宮二號對接，是天宮正式開建前的大事件（圖源：中國載人航天辦公室）

　　在空間站發展史上有著舉(ju) 足輕重意義(yi) 的是1986年2月開始建造的蘇聯“和平號空間站”，它采取積木式模塊化結構，由核心艙、五個(ge) 科學實驗/生活艙段和多艘對接飛船構成。在它15年的飛行史中，對接過超過100艘載人和貨運飛船，其中包括9次與(yu) 航天飛機的對接經曆，共計接納了來自12個(ge) 國家的135名宇航員在此工作與(yu) 生活。

　　人類航天四代載人空間站技術特點

　　大家更耳熟能詳的多國合作的“國際空間站”，是唯一的第四代積木式、桁架式空間站，尺寸更大、功能更複雜。自從(cong) 2000年11月2日首次載人任務以來，已經連續保持了21年載人飛行，成長為(wei) 一個(ge) 寬109米、長73米、高20米、重達419噸、內(nei) 部容積916立方米的空間巨無霸，相當於(yu) 一棟七層樓高的小型體(ti) 育場。它孕育了各個(ge) 國家的多種載人航天相關(guan) 器具，容納過數百個(ge) 宇航員工作生活，成為(wei) 了獨一無二的航天平台。

　　國際空間站（圖源：NASA）

　　然而，國際空間站的建造成本和運營成本頗為(wei) 驚人。目前的總造價(jia) 已經超過2000億(yi) 美元，每年各成員國為(wei) 此付出的總運營費用也高達30億(yi) 美元級別，占據了大量的航天預算資源。正因如此，隨著它的老化，關(guan) 於(yu) 它退役的新聞總會(hui) 經常出現。此外，隨著航天飛機於(yu) 2011年退役，人類很難在太空中建造如此大的桁架結構，已經不太可能再出現第二個(ge) 國際空間站了。

　　綜合性價(jia) 比而言，第三代積木式空間站已經足夠滿足科研和應用需求，建造和運營維護成本更低，也就成為(wei) 了目前的最佳方案。天宮就采取這個(ge) 策略，核心艙（天和號）、兩(liang) 個(ge) 實驗艙（問天號，夢天號）和機械臂等組成總重約60噸的T字結構，對接貨運飛船和載人飛船，足夠滿足三名航天員駐留並長期穩定運行。未來如有需要，還有潛力進一步擴展為(wei) 十字形結構，尺寸和能力進一步提升。

　　如何正確建成一個(ge) 天宮？

　　天宮空間站是中國載人航天技術的大集合，需要調動最核心的資源建造。

　　首先，需要的是長征火箭家族三劍客，長征五號B、長征二F和長征七號。其中，長征五號B專(zhuan) 門負責近地軌道重載任務，運力在25噸級別，負責發射核心艙和實驗艙。長征二F運力在8.5噸級別，是目前保持100%成功率的一款“神箭”，也是中國唯一的載人火箭，它頭部尖尖的逃逸塔成為(wei) 最容易識別的標誌，主要負責發射神舟飛船。而長征七號是中國新一代主力火箭，運力在14噸級別，用來發射天舟貨運飛船。

　　建造天宮需要長征家族三大主力一起上陣（圖源：中國載人航天辦公室）

　　其次，需要兩(liang) 大發射場。其中，酒泉衛星發射中心擁有我國唯一的載人航天發射和返回相關(guan) 配套，這裏見證了此前所有11艘神舟飛船的起航，是中國航天員真正“登天”和“下凡”的地方。文昌航天發射場是中國最新最先進的發射場，這裏三麵環海、無殘骸問題，海運讓長征五號不再受限於(yu) 陸路運輸而變得“胖起來”（5米最大芯級直徑），新建造的各種配套也讓它成為(wei) 長征五號和長征七號係列火箭的定點基地，支撐起整個(ge) 天宮的核心建造和補給過程。

　　天宮不是一天可以建成的，核心艙發射之後，還需要在太空中借助機械臂係統像“堆積木”一樣逐漸把整個(ge) 結構搭建起來，期間需要有航天員在軌駐留，並需要定期補給。隨後，還規劃有十次任務，包括兩(liang) 次長征五號B火箭發射實驗艙，四次長征二F火箭發射四艘神舟飛船，以及四次長征七號火箭發射天舟飛船。最終，預計於(yu) 2022年，天宮空間站才能正式建成。

　　天宮空間站示意圖（圖源：人民日報）

　　天宮開始正式運行後，將標誌著中國航天進入嶄新的發展階段。利用特有的太空環境，能實現多種技術創新和科技產(chan) 出，是個(ge) 不折不扣的“超級實驗室”。例如早在天宮二號空間實驗室階段，就實現了伽馬射線暴偏振測量儀(yi) 器、世界首台空間冷原子鍾、空—地量子密鑰分配與(yu) 激光通信試驗和多種材料科學實驗等技術進展。而天宮空間站建成後，空間科學技術必將取得更大的進步。

　　空間站技術是處在航天技術金字塔最頂端的存在，直到今天也僅(jin) 有蘇聯、美國和中國有過獨立建造的曆史，對於(yu) 帶動整個(ge) 航天和相關(guan) 產(chan) 業(ye) 的發展有無法替代的地位。對於(yu) 人類更遠的星辰大海和星際移民夢想，空間站幾乎是容納大規模人類的唯一選擇，相信不少讀者們(men) 已經從(cong) 各種科幻影視作品中了解過各種酷炫的空間站。天宮，或許就是中國人走向更遠深空的起點。

　　2019年中國航天日海報：從(cong) 夢想到現實（圖源：國家航天局）

　　“盤古破鴻蒙，天宮有九重”，是華夏民族對頭頂那片未知天空最美好的想象。但古人們(men) 的想象力仍有邊界，也深知探索蒼穹的難度，以至於(yu) “難如登天”成為(wei) 了描述“不可能”的詞匯。但“天宮”這座中國建造的天上宮闕，對“登天有多難”這個(ge) 問題，給出了不同的答案。屈原在長詩《天問》中，也提出了對於(yu) 更遙遠的星辰大海的疑問— “九天之際，安放安屬？”“日月安屬，列星安陳？”。正在火星軌道運行的“天問一號”火星探測器，也在用“天問，問天”作出回答。除此之外，北鬥、墨子、悟空、嫦娥、玉兔、祝融、張衡等，這些以中華文化命名的航天器，都正在天空中向著真理孜孜探索。

　　什麽(me) 是浪漫，這就是浪漫！祝福浪漫的中國航天不斷進步。

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