试验“先锋”使命非凡

天宫一号结构示意图 对接机构 实验舱 天线 资源舱 动力系统 太阳翼 新华社照片

综合新华社电  天宫一号目标飞行器昨晚成功发射，天宫一号技术负责人杨宏和天宫一号目标飞行器总设计师张柏楠详细介绍了天宫一号目标飞行器相关情况。他说，天宫一号是我国自主研制的全新的载人飞行器，运行高度在３７０公里左右，在轨道上的寿命是２年，是我国第一个底轨道、长寿命的大型载人航天器，可以与载人飞船实现多次对接，它具有四大技术特点，其中交会对接技术最关键。整个飞行器分为两个舱，前舱实验舱是全密封环境，对接完成后航天员进舱进行工作、训练，一些必要的生活活动、睡眠等也都在这里进行。后舱则是资源舱，内置动力系统、推进系统和能源。实验舱密封的航天员活动空间有１５立方米，较之以往的神舟飞船六七立方米的小空间而言，有了很大扩展，更加适合航天员长时间居住。在试验舱的前端安装了对接机构，用于交会对接中的对接，是最关键的设备。同时还安装有交会对接的测量设备，以配合神八、神九、神十与天宫一号进行交换对接时的测量及提供相关支持。

两项重要使命

中国航天科技集团公司五院天宫一号目标飞行器总设计师张柏楠接受记者采访时表示：“作为我国空间实验室的雏形，天宫一号突破了很多关键技术，也验证了很多创新尝试，这些都足以让它在历史长卷中留下浓重的一笔。”

杨宏说，天宫一号具有四大技术特点。首先，天宫一号要完成交会对接任务。交会对接就是要解决空间站建造时最关键也是最不可逾越的技术。未来的空间站建造是多舱段组合在一起的，交会对接技术是最关键的一项技术，也是重要的技术基础。其次，天宫一号目标飞行器是我国首次研制发射的低轨道长寿命空间飞行器，也是未来空间实验室的雏形。再次，天宫一号目标飞行器采用了多项新技术，也是为将来空间站的建造和试验做先期的技术验证。最后，天宫一号目标飞行器是目前我国研制的最大的载人航天器。在这个最大的载人航天器中，航天员可以实现与地面之间可视的电话通信，也可以从事个人娱乐活动，还设了两个专用睡眠区。同时天宫一号还安装了自行车等设备，让航天员在太空中可以骑自行车锻炼。

据张柏楠介绍，天宫一号在整个载人航天工程中主要承担着两项重要使命，一是突破交会对接技术和组合体控制技术，二是作为空间实验室的雏形，验证空间站关键技术，为将来空间站的建设打基础。”

交会对接的“班组长”

在交会对接任务中，天宫一号目标飞行器扮演着一个引导者和指挥管理者的角色，就像一个团队中的“班组长”，始终掌控着工作进度和进展。当神舟八号飞船进入预定轨道，并开始搜寻和探索天宫一号的倩影之时，天宫一号就会相应地向对方提供引导信号，告诉对方“我在这里”，并始终给追踪飞行器提供引导信息。等到双方终于“敖包相会”，实现对接后，神舟八号飞船就将“大权”上交，安心地停靠在天宫一号身边，按照其指令和控制来飞行。

这时，天宫一号就义不容辞地承担起了“班组长”的职责，不仅要控制好自己，还要照顾并控制好神舟八号的状态，也就是突破组合体控制技术。

“完成组合体的控制和管理，并非易事。以前卫星也好、飞船也好，都是自己管自己，而现在‘天宫\’却不能再独善其身。”张柏楠解释道，对接成功后，天宫一号要为神舟八号飞船供电，起码满足５００瓦的供电能力，以补充飞船能源不足的问题，这同时也是对将来空间站整个能源系统统一调配、统一管理技术进行试验验证。整个组合体的姿态和轨道也都要由天宫一号来统一控制，控制重量翻了一番，等于从轻装上阵到负重前行，无论是指令还是遥测，双方都要重新适应。

试验长征的“先遣兵”

张柏楠说，俄罗斯礼炮１号到礼炮７号，前后反复试验，不断进行空间站技术验证，并最终完成和平号空间站的建设工作，是个循序渐进的过程。用最小的试验样本突破关键技术，并获取最大的实验成果，这是中国特色的载人航天发展之路。

这也就意味着，天宫一号这位空间站建设的“先遣兵”，无论是从自身装备还是承担的任务而言，都非等闲。

天宫一号里有很多未来空间站会用到的技术和设备，比如大型控制力矩陀螺。据张柏楠介绍，飞船短期飞行靠发动机控制，中型卫星靠动量轮控制，而空间站这种大型空间设施则要靠力矩陀螺才能控制。此外，天宫一号应用的电池发电效率高达２７％～２８％，已经跟国际先进水平相差无几。在信息传输上，也改变了以往依赖地面的被动局面，转而依靠中继卫星实现更快更高效的通讯。

在轨补加技术也是未来空间站的一个关键技术，而天宫一号将可以实现推进剂在轨补充，其先进的金属膜壳储箱未来就可以直接应用于空间站的推进系统之中。

资源舱为天宫一号保姿态

记者从资源舱的研制单位、中国航天科技集团公司第八研究院获悉，如果把天宫一号比作天上飞的鸟儿，那么飞行器要像鸟儿那样有力气飞遍千山万水并在空中变换各种飞翔姿势，就得靠资源舱了。

负责资源舱总装的副主任设计师孙小珠说，资源舱的主要任务是为天宫一号的飞行提供能源保障，并控制飞行姿态，功能与种舟八号飞船的推进舱类似。

天宫一号与种舟八号之间的交会对接步骤是先“交会”再“对接”，即先找到目标，然后靠近，最后完成对接。天宫一号上的导航与制导系统就是负责寻找目标，而系统中的控制力矩陀螺就是用来实现对正在寻找目标的天宫一号进行精确的姿态控制。

“别看他们一个个都不大，却非常重。”孙小珠透露，每个力矩陀螺也就一个装A4纸的箱子那么大，但重达50多公斤，而舱内安装的设备单个重量一般都小于10公斤。“这些‘家伙\’虽然很重，但我们都是以非常高的精度将其安装在舱内。用专业术语来说，每个陀螺的安装精度都达到了4分。”4分即十五分之一度，也就是0.0667度。

金属外衣套盔甲防范“不速之客”

天宫一号发射升空后将按照预先设计好的轨道，环绕地球飞行等待种舟飞船的到来。在孤独的旅行中，天宫一号也许会遇到一些“不速之客”，包括微流星、空间碎片等。为了防止这些“不速之客”的伤害，它自身带有防护板，可以遮挡微小碎片对飞行器的撞击，而其自身2毫米-3毫米厚的金属外衣，也能起到很好的防护作用。

为了保护天宫一号在轨运行的安全性，科技工作者们制定了专门的预警机制，并用黄、橙、红代表不同的预警等级。红色代表的危险级别最高，即有可能撞击到“天宫一号”的碎片。为了精确计算空间碎片出现的可能性，科技工作者还引入碰撞概率的概念。这一概念是空间碎片预警判断的参数与依据，表示的是碎片与天宫一号发生碰撞的概率。天宫一号在太空飞行的每一天，科技人员都会进行碰撞概率的计算，看看那些散落在太空的“不速之客”有没有可能对天宫一号产生威胁。

初步计算的结果表明，天宫一号在轨运行的过程中，是不会遇到危险的“访客”的。万一遇到危险，技术人员会在地面向天宫一号发出指令，改变其飞行轨道及速度，避开危险物后，再回到预定的轨道继续飞行。

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