庞之浩：中国载人航天技术发展概览（5）

（四）天宫的关键技术

因为天宫一号、二号设计寿命都是两年，是长期在低轨道运行的载人航天器，所以如何保证它们在恶劣太空环境中长寿命工作是一项关键技术。

首先，天宫的密封性一定要非常好才行。天宫一号现在已经超期服役约三年左右，表明天宫一号舱体的密封性很好，资源很充足，也表明天宫的设计是非常合理的。天宫一号现在已经不工作了，但还在轨飞行，预计2017年下半年在人工控制下自由陨落。

要使天宫与神舟对接组合体平稳运行，它的姿态控制也是非常重要的。天宫采用了大型控制力距陀螺进行姿态控制，卫星采用动量轮进行姿态控制，飞船靠发动机进行姿态控制。天宫利用大型控制力距陀螺进行姿态控制，就是利用动量交换原理改变角动量方向而产生控制力距，它的优点是控制精度和可靠性比较高，而且寿命达8年以上，这项技术也将用于未来的空间站。

我国未来的空间站是在太空长期运行的，所以要消耗很多推进剂，这样就必须进行不断补加。在轨补加就像飞机空中加油。这次天宫二号主要的任务要掌握这项技术，技术难度比较大。为了满足推进剂补加试验的需求，对天宫二号推进分系统进行了适应性改造，增加了推进剂补加系统，配置了压气机等设备，采用了全新的储箱设计。天宫二号与货运飞船将首次进行在轨补加，使我国成为继俄罗斯以后第二个掌握航天器在轨补加技术的国家。这项技术试验成功以后，将用于空间站，所以这次天宫二号只加了半箱油，减少重量，靠天舟对它进行在轨补加。

为了后续空间站建设，还安排了在轨维修技术验证和机械壁维修技术验证系统，为空间站的维修进行全面的技术验证。因为空间站飞行时间长，飞行过程中有些设备需要进行维修、更换、升级，这次装了一套设备，首次搭建了由机、电、液等部件组成的液体回路验证系统，用于验证空间站的维修，包括用机械臂的终端进行维修，也进行了准备。科研人员通过合并同类项理念，对天宫二号的供配电、热控、数据管理等系统实现了高度集成化的模块设计，打造出了可以快速更换的模块，就像插U盘似的，如果某一个部件坏了，将它拔下来以后，可以插上一个新的模块化设备。天宫二号的温控系统等也进行了调整，让它花很少的电能就能进行工作，要比地面的空调省电得多。

同天宫二号一起升空的还有一个伴随小卫星，它将从天宫二号释放出去与天宫二号伴飞，进行联合实验。目的在于，验证在轨释放小卫星的技术；同时，伴随小卫星还要对天宫二号与神舟飞船交会对接进行高清晰度拍摄，观察它们交会对接的过程，另外也要监测空间碎片的情况。这个伴随小卫星与神舟七号释放伴随小卫星有明显的不同，它的清晰度大大提高了，相机是一个全画幅相机，有2500万像素，而神舟七号释放的小卫星上面的相机只有130万像素。在寿命末期都会控制离轨，我估计比天宫一号在轨寿命时间不会短，因为技术进一步提升了，长寿命技术进行了改进，密封性更好。

载人航天工程是一个庞大的系统，最主要的是靠飞船、天宫，其实还有几个系统也是缺一不可的，有的甚至非常重要,包括航天员系统、飞船应用系统、运载火箭系统、发射场系统、测控通信系统、着陆场系统等，2017年开始还有货运飞船系统、空间站系统等。

航天员系统一般是由航天员的选拔、训练、航天服、航天饮食等组成。当然还有很多有关装置，包括用于锻炼的负压装置，甚至有一种“企鹅服”，穿上以后有一定的压力，必须使劲才行，因为长期在太空飞行会出现骨质脱钙、肌肉萎缩等症状。

天宫上面还携带了废物回收设备，对再生式生命保障系统进行验证。因为目前大部分的设备是非再生式的，是消耗式的一次性使用，以后还要进行更换，采用再生式生命保障系统。比如航天员排出的小便经过处理以后还可以循环使用，减少了地面补给的压力。

随天宫进入太空一些食品主要是为了做试验用，因为提前带上去的不能保证新鲜度。所以，航天员真正吃的食品是要随飞船带上去的。在天宫里，航天员要睡觉、锻炼；在飞船里要方便，还要携带食品加热器等。大小便收集装置要隐藏在舱体内，睡袋比以往的睡袋明显减轻，材料也更好，具有抗阻燃、防静电、重量轻、松紧可调等特点。天宫上为航天员准备了保暖内衣内裤、运动袜、运动服等，很多服装都是速干的。我国的航天食品大概有50多种，食谱每4天轮换一次，以往是用应急电源热饭，现在用太阳电池翼的电源热饭，都可以保障一日三餐，每餐配有主食、副食、蔬菜、点心、调味品等。

关于其他的系统，我就简单介绍一下。这次应用系统携带的东西比较多，有14项应用载荷。在基础物理方面，有空间冷原子钟、空地量子密钥分配、静电加速剂等等；在空间天文方面，要进行伽玛射线爆偏振探测；在微重力流体物理和空间材料科学方面，要进行液桥热毛细对流实验研究、综合材料生长实验等；在空间生命科学研究方面，有高等植物研究，包括拟南芥和水稻方面的研究，一个长日照，一个短日照，为以后长期载人航天做准备；还有一些对全球变化相关的一些设备，如宽波段成像仪等。这些应用有些是世界首次使用，尤其空间冷原子钟。冷原子钟在地面也有，但在微重力环境下，它的精度更高，3000万年才误差一秒，可以校正在轨运行导航卫星的原子钟，使导向定位更准确、精度更高。在材料方面也是要进行大量的实验，其中有12种新材料。我国建国以来研制出来了1000多种材料，80%来自于航天，很多航天技术都转到民用了。这次要进行大量新材料的试验，这些新材料试验成功以后，对我国未来的材料发展将起到巨大的推动作用。我国自从发展载人航天以来已经有2000多项技术已经用于民用。这次火箭没有太大的改进，因为火箭的可靠性、安全性已经很高了。在测控通信系统方面，我们要继续使用地面的测控站和卫星等。

四、我国未来航天发展前景

我国未来要实施载人航天发展战略的第三步——建造空间站。空间站最大的优点有三个方面：运行时间长，体积大，功能强。空间站是一个理想的太空开放基地，相当于一座空间大厦，可以进行长期载人航天活动，可以进行大量的实验，甚至可以作为一个中转站。

我国的空间站在将从2018年开始建造。首先要发上一个天和号核心舱，然后再发射两个实验舱——问天和梦天，组成了我国的空间站系统。它相对于世界空间站发展水平中的第三代空间站，采用积木式构型，相当于在太空搭积木，而且它是一个多舱段的。所以，我国的空间站也是起点高，苏联是先发单舱式空间站，然后再发多舱式空间站，而我们第一步就搞多舱式空间站，每个舱段也是20吨级的，这样航天员可以进行长期的生活和工作，开展大量的科研。我们的原则是少花钱多办事，我们是经济适用性空间站，根据我国国力和技术水平打造一个三舱式空间站。俄罗斯曾经搞过一个五舱式空间站，也是积木式构型。目前，在太空运行的国际空间站是第四代空间站，采用桁架挂舱式构型，这个成本太高了，由16个国家合作研制，总的建造成本就在1000亿美元以上，而且每年的运行费达到10亿美元以上，成本比较高。我国根据自己的国情打造一个三舱式积木式构型空间站，可以运行10年以上。国际空间站将运行到2024年，而我国的空间站在2022年建成后可以运行10年以上。所以，到2024年以后可能太空中只有我国的空间站在运行，我们也欢迎其他国家与我们开展国际合作，到我们的空间站上进行科学实验，可以乘我们的飞船上去，也可以其他国家的飞船上去。这种三舱式空间站还可以进一步扩大，再对接其他的舱。总之，我们的空间站有两大特点：起点高、效益高。未来，我国载人航天还有可能进一步向更高水平发展。比如，我国科学家建议在2030年进行载人登月，在2050年进行载人登火星，或者空间站成熟以后商业化开放，甚至进行太空旅游活动。

人类在漫长的社会进步中，不断开展自身的生存环境。人类活动范围的每一次扩展，都会实现伟大的飞跃。随着我国载人空间站工程的实施，我国将为和平开发和利用空间资源担负起更多的责任、作出更大的贡献。

（根据宣讲家网报告整理编辑，

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