刚刚，核心舱「天和」出征！中国空间站正式开建，明年 11 次密集发射后完工
作者 | 付静
备受期待的中国空间站建设工程，刚刚迈出了关键一步。
北京时间 2021 年 4 月 29 日上午 11 时 23 分，海南文昌航天发射场 101 发射工位，长征五号乙遥二火箭（CZ-5B Y2）搭载中国空间站「天和核心舱」点火升空，任务顺利开启。
网友们在直播中纷纷打出“中国加油”的弹幕。
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五大模块，2022 年前后完成建造
中国空间站又称天宫空间站，是一个通过在轨组装而成的空间实验室系统。
基本构型方面，中国空间站主要包括天和核心舱、问天实验舱Ⅰ和梦天实验舱 Ⅱ，另配有载人飞船（神舟系列）和货运飞船（天舟系列）两大模块（如下图所示）。建成后，中国空间站轨道高度为 400~450 公里，倾角 42~43 度，设计寿命 10 年，将长期驻留 3 人，总重量可达 90 吨。
先来了解一下刚刚发射升空的天和核心舱，即中国空间站的一大关键模块。
天和核心舱长 16.6 米、最大直径 4.2 米，重量 22.5 吨，内部空间约 50m³，设计寿命 10 年（经在轨维修后可达 15 年），为宇航员提供居住环境，满足 3 名宇航员的长期在轨驻留需求。
作为整个中国空间站的管理控制中心，天和核心舱支持上述 4 个飞行模块与其交会对接、在轨组装，共有五个对接口（用于对接货运飞船、两艘载人飞船和两个实验舱）、一个出舱口（用于宇航员出舱活动）。
如下图，核心舱最大可拓展节点舱、生活控制舱和资源舱 3 个舱段，因此能够保证宇航员长期访问和物资的补给。此外，它配置了大机械臂，具有气闸舱功能，因而支持航天医学和空间生命科学实验的开展。
【图源微博@PhilLeafSpace】
而两个试验舱全长均在 14.4 米左右，最大直径 4.2 米左右，发射质量均为 20-22 吨，具备独立飞行功能。
据悉，实验舱 II 主要被用于微重力基础物理、空间材料科学、微重力流体物理与燃烧科学等空间科学与应用相关领域的实验任务，而试验舱 I 兼有核心舱（组合体控制）与实验舱 II（实验）的功能。
另外，货运飞船全长 9 米以上，最大直径约 3.35 米，发射质量最大为 13 吨，多项能力达到了世界先进水平。据字面意思即可知，货运飞船将扮演后勤保障的角色，它主要有这样 3 方面补给，一是空间站推进剂，二是宇航员所需的工作和生活用品，第三则是空间科学实验设备和用品。
货运飞船即天舟系列货运飞船，早在 2017 年 4 月 20 日，我国首个货运飞船天舟一号成功发射入轨，成功与天宫二号空间实验室（指开展空间试验活动的载人航天飞行器，规模小于空间站，是空间站的雏形）进行了 3 次交会对接、3 次推进剂在轨补加，由此验证了货物运输和推进剂在轨补加等多项技术。2017 年 9 月 22 日，天舟一号圆满完成任务，进入大气层烧毁。
【图源北京科协】
2020 年 3 月 27 日，作为我国第二艘货运飞船，天舟二号也完成了真空热试验，随后将随我国新研制的长征七号运载火箭升空入轨，成为到达中国空间站的首位“快递小哥”。
就中国空间站的建造规划，2017 年 4 月 28 日的一场记者招待会上，中国载人航天工程办公室主任王兆耀曾表示，将在 2019-2022 年前后进行中国载人空间站的组装建造。
去年 5 月，中国载人航天工程办公室主任助理季启明指出：
我国空间站将于 2022 年前后完成建造，一共规划 12 次飞行任务（雷锋网注：包含去年的一次长征五号乙火箭发射）。将先后发射天和、问天、梦天，进行基本构型的在轨组装建造；期间，规划发射 4 艘神舟载人飞船和 4 艘天舟货运飞船，进行航天员乘组轮换和货物补给。
【图源航天爱好者网】
2021 年 1 月，天和核心舱、天舟二号货运飞船、空间应用系统核心舱任务分别顺利通过主管部门组织的出厂评审。
据中国载人航天官方消息：
自今年春节开始，执行空间站建造阶段飞行任务的长征五号 B、长征七号和长征二号 F 三型运载火箭及神舟载人飞船、天舟货运飞船，都紧锣密鼓地相继运抵至文昌航天发射场和酒泉卫星发射中心。
上周五，天和核心舱+长五 B 遥二运载火箭构成的「器箭组合体」转运至发射区，为今日发射做最后的准备。
【图源中国载人航天】
至此，我国已全面转入空间站在轨建造任务阶段。
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中国为什么要建空间站？
所谓空间站又称太空站、航天站，即一种在近地轨道长时间运行、可供多名宇航员巡访、长期工作和生活的航天器，不具备返回地球的能力（最终在大气层中被烧毁）。
早在 1897年，人类便对空间站有了幻想——德国科幻文学奠基人 Curd Lasswitz 的小说《在两颗行星上》中，一群尝试飞越北极的热气球驾驶员偶尔被一个磁场捕获，上升到了北极上空 6000 多公里的一个火星人空间站。
20 世纪 60、70 年代，美国阿波罗 11 号飞船（即阿姆斯特朗乘坐的飞船）抢先登陆了月球，前苏联在太空竞赛中落败，因此转向了其他太空领域探索，其中就包括空间站。
1971 年，世界首个空间站礼炮 1 号（Salyut-1）问世，由前苏联发射升空。不幸的是，3 名航天员在乘坐礼炮 1 号上的联盟号飞船返回地球的过程中，由于返回舱上平衡阀异常打开造成的返回舱失压而全部死亡。
1973 年，美国紧随其后发射了天空实验室号（Skylab）空间站，科学家利用该空间站做了许多关于医药、地质和天文等方面的科学实验。
此后，各国便开始了在空间站方面的不断探索。
如今，世界上在轨运行最大的空间站为国际空间站（International Space Station，ISS）。这一空间站于 2010 年完成建造任务转入全面使用阶段，主要由 NASA、俄罗斯国家航天集团（Roscosmos）、欧洲航天局（ESA）、日本宇宙航空研究开发机构（JAXA）和加拿大空间局（CSA）共同运营。
国际空间站或将于 2024 年退役，因为未来中国空间站有望成为唯一一个在轨运行的空间站。而完成空间站在轨建造，正是「中国载人航天工程三步走发展战略」中第三步的目标。
1970 年 4 月 24 日 21 时 35 分，长征一号火箭在酒泉卫星发射中心点火，托举中国自主研制的第一颗人造地球卫星东方红一号升空，此举拉开了中国探索太空的帷幕，也使得中国成为世界上第 5 个独立研制和发射卫星的国家。
东方红一号升空后不久，时任国防部五院院长的钱学森就提出，中国要搞载人航天！
终于在 1992 年 9 月 21 日，中国载人航天工程正式获批实施，按规划要实现「三步走」：
发射载人飞船，建成初步配套的试验性载人飞船工程，开展空间应用实验。
突破载人飞船和空间飞行器的交会对接技术，并利用载人飞船技术改装、发射空间实验室，解决有一定规模的、短期有人照料的空间应用问题。
建造载人空间站，解决有较大规模的、长期有人照料的空间应用问题。
首先在 2003 年 10 月 15 日，杨利伟乘坐神舟五号载人飞船实现了我国首次载人航天飞行，飞船在太空运行 14 圈。之后十余载，神六、神七、神十、神十一飞船先后顺利实现载人航天飞行，其中有这样几个重要时间节点：
2008 年 9 月 27 日，翟志刚、刘伯明完成了中国人的首次空间出舱；
2011 年 9 月 29 日，空间实验室天宫一号发射；
2016 年 9 月 15 日，空间实验室天宫二号发射；
2016 年 10 月 19 日，神舟十一号飞船与天宫二号自动交会对接成功，景海鹏、陈冬进入天宫二号，随后在太空生活了 33 天；
2020 年 5 月 5 日，长征五号 B 运载火箭首飞成功。
无疑，一系列努力过后，中国空间站的建造时机已到！
【此次任务 logo】
而发射、运行空间站自然意义非凡——对宇航员而言，这意味着穿梭于太空和地面进行工作、生活；于科研而言，太空的微重力环境打造了科学实验的理想平台，科学家们不仅要探索深空，更要用先进的科研成果反哺人类赖以生存的地球；而对国家来说，这则是载人航天技术走向成熟的标志。
正如中国科普博览所言：
从 2003 年神舟五号首次将中国航天员送入太空至今，18 年的岁月中，我国载人航天工程已经 成功进行了载人飞船和短期空间实验室的发射运行，完成了 1992 年中央批准立项时提出的“三步走”规划中的前两步，即将迈向自己的“成人礼”。
愿中国载人航天工程取得圆满成功。
http://www.cmse.gov.cn/ http://www.spaceflightfans.cn/event/long-march-5b-launch-china-space-station-core-module?instance_id=4610 https://mp.weixin.qq.com/s/cdBCwlRMOyF5VAjnXHQwUg? https://mp.weixin.qq.com/s/szl9GH-E8gRr1rIWVvHzcA
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