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天宫一号陨落 空间探索行百里者半九十

  北京时间2018年4月2日清晨8时15分左右,在太空中飞行了六年半的天宫一号目标飞行器已再入大气层,再入落区位于南太平洋中部区域,绝大部分器件在再入大气层过程中烧蚀销毁,结束它的历史使命。

  天宫一号是中国第一个目标飞行器,于2011年9月29日21时16分03秒在酒泉卫星发射中心发射,飞行器全长10.4米,最大直径3.35米,由实验舱和资源舱构成。现在,它陨落于大气空间标志着中国迈入中国航天“三步走”战略的第二步第二阶段任务按预定设计完成。

  行百里者半九十!虽然天宫一号标志着中国深空探索已经按预先设计的蓝图完成了大部分,也标志着中国航天航空取得了巨大成就,但是,后面的路还很长,还需要完成更多更艰苦的工作和执行更多更困难的任务。

  中国航天“三步走”的战略是由中国工程院院士、国际宇航科学院院士、中国航天科技集团公司科技委顾问、中国空间技术研究院技术顾问屠善澄提出的,可以概括为:第一步,发射无人和载人飞船,将航天员安全地送入近地轨道,进行对地观测和科学实验,并使航天员安全返回地面;

  第二步,继续突破载人航天基本技术,实施多人多天飞行、航天员出舱在太空行走、完成飞船与空间舱的交会对接。在突破这些技术的基础上,发射短期有人照料的空间实验室,建成完整配套的空间工程系统;

  第三步,建立永久性的空间试验室,建成中国的空间工程系统,航天员和科学家可以来往于地球与空间站,进行规模比较大的空间科学试验。

  中国载人航天“三步走”计划完成后,航天员和科学家在太空的实验活动将会实现经常化,为中国和平利用太空和开发太空资源打下坚实基础。

  天宫一号的发射和陨落已经表明,中国已经能完成一系列比较高精尖的太空探索任务,以完成中国航天三步曲中的第二曲为例,主要体现为掌握了两项技术,航天员出舱在太空行走和空间交会对接。

  航天员出舱活动意味着他们需要完成五大任务,在太空组装、扩建大型空间站;在太空维修、维护航天器;完成回收、维护与释放卫星以及科研任务;进行紧急太空救援;建立月球基地和载人登火星。

  掌握空间交会对接技术有四大用途,为长期运行的空间设施提供人员运输和物资补给服务;在轨组装大型航天器结构;使2个航天器在太空相互支持;进行航天器重构以实现系统优化。

  2011年9月29日中国的天宫1号目标飞行器和神舟8号无人飞船先后发射,之后在太空实现了自控交会对接。此后的2012年、2013年中国又分别发射了神舟9号、10号载人飞船,也与天宫1号进行了自控和手控对接,并有2名女航天员上天。这使得中国成为世界上第3个独立掌握空间交会对接技术的国家。也意味着中国航天三步走的第二步第一阶段结束。

  其实,在天宫1号之后的2016-2017年,中国又开展了第二步的第2阶段工作并顺利完成,即分别发射了天宫2号空间实验室、神舟11号载人飞船和天舟1号货运飞船。两种飞船先后与天宫2号对接,验证了航天员中期驻留等空间站建造与运营的关键技术,也开展了较大规模的空间科学和应用试验,掌握了货运飞船及其推进剂在轨补加技术等空间站关键技术,试验了再生式生保关键技术等。

  完成这些任务的终极目标是要最终达到第三步,建立中国永久性的空间站(试验室),它就像太空中的永久建筑,不仅体积大、寿命长和功能强,而且是探索太空的大本营和基础平台。目前只有美国和俄国在太空建立和运行空间站。

  建立中国自己的空间站,既可以进行长期的深空科学研究、太空探索、获取地球所缺乏的宝贵资源等,更重要的是,在太空竞争中可以抢得先机,占有一席之地,也因此可以拥有更多的话语权,并成为规则制定者。

  太空的探索和利用已经有一系列国际公约,其中一个原则是,谁先占有,谁先开发,谁先受益。所以,许多国家早就捷足先登。现在最著名的是俄国的和平号国际空间站,很多科学试验和空间探索都是在这个空间站进行的,包括模拟太空环境种植蔬菜,为将来移民太空(火星)做准备,以及探索太空环境对人和生物生理的影响,如对美国双胞胎宇航员马克凯利(Mark Kelly)和斯科特凯利(Scott Kelly)进行的同步研究。2016年3月,斯科特在国际太空站度过了340天,研究人员对他的和其在地球上的双胞胎兄弟马克凯利(Mark Kelly)进行了同步研究,希望通过对遗传和身体条件基本一致的双胞胎的研究来了解在太空生活和在地球生活对人的生理和健康有什不同的影响。

  下一步,如果中国最终通过天宫一号任务的完成积累了经验,掌握了技术,提升了空间探索水平,就可以按预想着手完成第三步任务,主要是在2020年左右建成长期载人的大型空间站。初步设想是,建立一个T字形的空间站,从2020年前后起先后发射3个22吨舱段来组成,“天和”核心舱居中,“问天”实验舱1号、“梦天”实验舱2号分别连接于两侧,这些发射预计由长征5B火箭来完成。

  中国空间站按长期载3人状态设计,每半年由载人飞船实施人员轮换,定期由货运飞船进行推进剂和物资补给。同时,要建立中国的空间站,至少需要掌握四大关键技术:推进剂补加技术、物化式再生生保技术、电源技术和空间机械臂技术。

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