“天宮一號”在轉場過程中

9月20日，“天宮一號”端坐在70米高的長征二號F火箭上

“天宮一號”整裝待發

　　九年後，中國空間站有望成為人類上唯一的空間站

　　空間交會對接成敗在此一吻

　　9月24日，酒泉衛星發射中心，晴空萬里，秋陽艷艷。

　　發射場上，“天宮一號”矗立在空曠的戈壁上分外醒目。最遲五天后，這個中國最大最重的航天器將在此升空，踏上建立首個空間實驗室的神秘之旅。

　　原中國載人航天發射場總設計師徐克俊接受羊城晚報專訪時稱，“天宮一號”發射後，將與隨後發射的“神八”、“神九”、“神十”飛船進行交會對接。

　　如果“天宮”與“神八”成功對接，將意味著中國成為繼美國、俄羅斯後，第三個獨立掌握航天交會對接技術的國家。2020年，中國將建成自己的大型空間站。而國際空間站也將在2020年結束使用。

　　交會對接到底有多難？兩年壽命後，“天宮”何去何從？太空垃圾會否威脅“天宮”？中國為何沒參與國際空間站合建，而要獨立建造空間站？“神九”、“神十”會否被定型為載人運輸飛船？……

　　羊城晚報專訪徐克俊、北京大學地球與空間學院教授焦維新和《國際太空》雜誌社副主編龐之浩等多位專家，解讀“天宮一號”飛天之旅。

　　壹

　　每秒7.8公里的狂奔中

　　“吻”得上還要“吻”得準

　　龐之浩説，發射“天宮一號”並無太大問題，關鍵是“神八”能否與其成功對接。徐克俊説，對接有兩套方案手動機械式和無線引導式，兩者各有利弊。焦維新認為，兩年後“天宮”可能在指令控制下墜海。

　　“天宮一號”主要任務：

　　完成交會對接實驗

　　羊城晚報：作為空間實驗站的雛形，“天宮一號”（重8噸）與人們熟悉的國際空間站（重450噸），構造及功能上有何不同？

　　焦維新：沒有本質區別，主要還是規模不同。前蘇聯的“禮炮號”空間站也不是特別大，後來的“和平號”規模較大，有100多噸。其次是功能不同，能夠進行科學實驗的種類、內容、方式等，都有很大差別。另外，由於空間站比較大，設施較為完備，航天員能夠在上面停留更多時間。

　　龐之浩：嚴格意義上講，“天宮一號”還算不上是空間站，它只是一個簡易的空間實驗室。其他區別還有：首先，它的壽命只有2年，航天員只能短期駐守；其他空間站的壽命可達5至10年，甚至更長，航天員每次在軌時間多在百日以上。其次，空間實驗室空間小，對接口少，沒有擴展能力。而且，所需燃料和給養要一次帶齊，其他空間站則可以用貨運飛船定期補給。“天宮”主要是要突破交會對接技術，為未來空間站的建設進行技術實驗。

　　羊城晚報：在航天員進入“天宮一號”前，“天宮一號”主要用來做什麼？

　　焦維新：主要任務是完成空間交會對接實驗。可能會攜帶一些不需人操作的實驗項目，但這不是重點。

　　龐之浩：“天宮”主要是為我國突破掌握交會對接技術研製的飛行器。今年先把“天宮”發射上去，以後神舟八號在無人情況下實現自動交會對接，而神舟十號是要載人的。載人有兩個目的：不僅要掌握自動對接技術，還要掌握手動對接技術。人上去還要做一些科學實驗，包括航天醫學科和空間技術實驗。

　　羊城晚報：據了解，2015年前，中國將陸續發射“天宮二號”、“天宮三號”兩個空間實驗室。與“一號”相比，四年後發射的“二號”、“三號”有何不同？

　　焦維新：“天宮二號”、“三號”將要進行的科學實驗內容將有別於“一號”，各有側重。比如説，最多能進行實驗的種類不同，能進行實驗的內容量也不同。

　　羊城晚報：“天宮一號”為何壽命只有兩年？兩年後怎麼處理？

　　焦維新：2006年“天宮一號”開始研製，它只是一艘試驗飛船，兩年後，可能在指令控制下墜入大海。

　　龐之浩：決定一個空間站壽命的因素很多，主要是經費和材料技術。其次，構成空間站的部件，在外太空高輻射、高溫差等惡劣環境條件下的壽命也很有限。國際空間站的設計壽命本來是到2015年，但美俄希望能夠延長到2020年。“天宮一號”的壽命是根據實驗任務來設計的。中國能夠在兩年內完成無人和載人交會對接實驗任務，就沒必要發射壽命更長的實驗飛行器，以免徒增成本。

　　“天宮一號”歷史地位：

　　載人航天工程第二步

　　羊城晚報：“天宮一號”發射，意味著中國載人航天走到了哪一步？

　　焦維新：應該説是中國載人航天工程的第二步，第三步是建立永久性空間站。只有實現了交會對接，建立的空間站才有用。所以，最關鍵是考驗對接技術。

　　龐之浩：“天宮一號”是空間實驗室的雛形，為後面的二號、三號做準備。我們在2016年以前還要發射天宮二號、三號，那就是空間實驗室了，為後面的空間站做準備。第三步，在2020年我們要建立自己的空間站，也將是多艙式的，一個核心艙對接兩個實驗艙。

　　羊城晚報：交會對接成功的意義何在？

　　焦維新：建設大型空間站不是一次就能到位的，需要多次組裝。空間站在運行過程中需要定時更換維修一些設備，航天員也要經常更換。所以，太空對接是一項經常性的工作。如果這個關鍵技術不解決，下邊的工作就沒法進行，也沒法建空間站。

　　龐之浩：首先，交會對接技術可以為長期在軌運行的空間設施提供人員的運輸和物資的補給，要通過飛船、通過交會對接技術才能把人和貨運上去，工作完後還要分離，把人運回來。第二，現在的航天器越來越大，不可能靠運載火箭一次運上去。分成多個模塊逐步送上去以後，通過交會對接才能組成大型多艙式的空間站。第三，可以用於在軌航天器之間的互訪。還可以實現物資轉運，可提供緊急救生。這個空間站著火了，我坐飛船到那個空間站，人到那邊躲一下，不一定非得返回地面。

　　羊城晚報：交會對接的難度和風險主要有哪些？“天宮一號”和神舟系列在太空中“N+1”式的交會對接模式前所未有，意義何在？

　　焦維新：交會對接要突破三大難關：一是位置的控制，二是速度的控制，三是姿態的控制。交會對接包括兩個不同的階段，先是交會，然後才是對接。

　　交會是讓兩個航天器在預定的時間同時到達一個指定的地點聚集。有時候交會不一定要求對接，對接還有更複雜的技術，要準確地調整高度、位置、相對速度以及兩個航天器的姿態，使兩個航天器軸線基本上在一條直線上平穩、安全地靠近。然而，兩個航天器距離地面三百多公里，以極高的速度運行，基本上是第一宇宙速度（7.8公里/秒），要實現極小誤差的精準控制是非常難的。

　　舉個例子，大家經常看到的賽車，如果要求飛奔的兩輛賽車始終保持在一米之內的距離，難度很大，稍有差池就會撞上。所以，這對我們的導航定位系統是一個嚴格的考驗。此外，對接機械的設計是否合理，將要經受檢驗。

　　徐克俊：對接有兩套方案：一種是機械式（手動控制），一種是無線引導式（自動控制），兩種方式各有利弊。手動控制完成空間交會對接成功率高，但缺點是工作時間長，從幾個小時到幾天，而且工作強度很大，此外還受空間環境條件（如光照）的嚴格限制等。用自動控制來完成對接相對輕鬆些，但需要分佈很廣的地面站或中繼衛星，花費巨大。

　　龐之浩：“天宮一號”要先後和三艘飛船完成交會對接，一個目標飛行器進行三次對接，只需要發射四個航天器就夠了，可以節省兩次發射成本，而且還縮短了研製週期。