壬寅虎年，中國完成了天宮空間站的在軌建造，取得了舉世矚目的航天成就。在癸卯兔年即將來臨之際，讓我們共同回顧我國天宮空間站的研制及建造進展過程。

空間站是人類探索太空的前哨站。經(jīng)過50多年的發(fā)展，空間站在空間科學(xué)研究、技術(shù)試驗、科普教育等方面取得了重大成果，顯著推動了人類文明進步，也成為衡量一個國家綜合國力的重要標(biāo)志。

我國天宮空間站作為世界上第3座多艙段在軌組裝建造空間站，采用了符合我國國情的適度規(guī)模設(shè)計，注重突出中國元素和核心內(nèi)涵，充分采用當(dāng)代先進技術(shù)，實現(xiàn)跨越式發(fā)展，注重應(yīng)用效益和運營經(jīng)濟性，走可持續(xù)的發(fā)展道路。

01天宮空間站系統(tǒng)方案

天宮空間站定位為我國的國家級太空實驗室和國際科技合作交流平臺，其任務(wù)主要包括3個方面：?

一是完成以天和核心艙、問天實驗艙和夢天實驗艙為基本構(gòu)型的多艙段空間站的組裝建造，并長期在軌可靠運行；

二是保障航天員長期在軌健康生活、有效工作；

三是開展多領(lǐng)域的空間科學(xué)實驗與技術(shù)試驗，推動空間科學(xué)技術(shù)發(fā)展。

總體方案

天宮空間站基本構(gòu)型為三艙T字構(gòu)型，3個艙段分別為天和核心艙、問天實驗艙和夢天實驗艙。天宮空間站設(shè)置有前向、后向和徑向3個對接口，載人飛船主要對接于前向和徑向?qū)涌?，貨運飛船主要對接于后向?qū)涌凇?/p>

關(guān)鍵技術(shù)

天宮空間站在我國載人航天工程前期的技術(shù)基礎(chǔ)上，重點突破了空間機械臂、高效電源系統(tǒng)、物化再生生保、在軌推進劑補加等關(guān)鍵技術(shù)。

02天宮空間站研制歷程

天宮空間站是我國首個分次發(fā)射、在軌組裝建造的大型復(fù)雜航天器，其研制流程具有統(tǒng)籌規(guī)劃、多線并舉的特點。

基本過程

2010年9月

中央專門委員會批準(zhǔn)實施載人空間站工程。

2012年3月

天宮空間站完成了立項綜合論證轉(zhuǎn)入方案設(shè)計階段，首先將空間站組合體作為一個整體進行系統(tǒng)方案設(shè)計，得到對各組成艙段的技術(shù)要求，然后再據(jù)此開展各艙段方案設(shè)計。

2014年6月

天宮空間站結(jié)束方案設(shè)計階段工作轉(zhuǎn)入初樣研制階段，首先開展了天宮空間站系統(tǒng)詳細方案設(shè)計，然后各艙段并行開展詳細方案設(shè)計和試驗測試驗證工作。

2019年9月

天和核心艙首先完成初樣研制轉(zhuǎn)入正樣研制階段。

2020年12月

問天實驗艙完成初樣研制轉(zhuǎn)入正樣研制階段。

2021年4月

夢天實驗艙完成初樣研制轉(zhuǎn)入正樣研制階段。

大型試驗 ?
力學(xué)試驗天宮空間站三艙在初樣階段和正樣階段分別開展了力學(xué)試驗，初樣階段包括靜力試驗、模態(tài)試驗、振動試驗、噪聲試驗等，正樣階段包括振動試驗和噪聲試驗。

熱試驗

天宮空間站三艙在初樣階段和正樣階段分別開展了真空熱試驗，除了真空熱試驗外，天和核心艙在初樣階段還開展了常壓熱試驗。

三艙聯(lián)試

為了驗證三艙接口的匹配性、三艙功能融合設(shè)計以及組合體飛行方案與飛行程序的正確性，在天和核心艙出廠前和問天實驗艙出廠前各開展了一次三艙聯(lián)試試驗。

艙段轉(zhuǎn)位專項試驗

天宮空間站艙段轉(zhuǎn)位包括轉(zhuǎn)位機構(gòu)轉(zhuǎn)位和機械臂轉(zhuǎn)位兩種方式，研制階段針對這兩種方式均開展了專項試驗，對轉(zhuǎn)位方案進行了驗證。

03天宮空間站在軌建造過程

2021年4月29日，天和核心艙從海南文昌航天發(fā)射中心成功發(fā)射入軌，我國天宮空間站建設(shè)任務(wù)正式啟動。天和核心艙入軌后先開展為期一年的在軌關(guān)鍵技術(shù)驗證飛行，對空間站建造的各項關(guān)鍵技術(shù)進行在軌驗證。在神舟十三號載人飛船返回后，對天宮空間站在軌關(guān)鍵技術(shù)驗證情況進行全面評估，決策轉(zhuǎn)入建造階段。

在建造階段，首先發(fā)射問天實驗艙與天和核心艙前向交會對接，再利用轉(zhuǎn)位機構(gòu)或機械臂將問天實驗艙由核心艙前向?qū)涌谵D(zhuǎn)位至右側(cè)停泊口，為夢天實驗艙的對接作準(zhǔn)備。然后，發(fā)射夢天實驗艙，與天和核心艙前向交會對接。最后，將夢天實驗艙由天和核心艙前向?qū)涌谵D(zhuǎn)位至左側(cè)停泊。

天宮空間站建造完成后將在軌運營10年以上，作為中國人的太空家園，實現(xiàn)中國人在太空的長期駐留和工作，同時也作為我國的國家太空實驗室，推動我國載人航天能力躋身世界前列，牽引我國空間科學(xué)與技術(shù)的深入發(fā)展，為人類的太空探索和空間技術(shù)進步貢獻中國力量。

來源/《中國科學(xué)》2022年第67卷第34期《我國天宮空間站研制及建造進展》作者/王翔 王為編輯/吳馥桐