來源：央視新聞

在第三步中,，我國將建造長期有人照料的空間站,，這其中“人”和“空間站”是兩項最基本也是最重要的因素,?？臻g站要運行,，人（航天員）要工作,、生活,，空間站運轉(zhuǎn)所需的燃料（推進劑）以及人員相應(yīng)的工作,、生活物資必不可少。這就需要有一個專門的運輸工具,，負責(zé)運輸貨物補給并為空間站“加油”——這個重要使命就由貨運飛船擔(dān)當(dāng),。

從我國載人航天工程起步到現(xiàn)在，經(jīng)過一次次試驗任務(wù),，積累了多項能力和經(jīng)驗,，我們有了人員往返天地的工具——載人飛船；能夠?qū)崿F(xiàn)航天器間的交會對接,；能夠保證航天員在太空工作一段時間（一個月左右）,；甚至可以完成人員出艙活動……所有這些都是第三步建設(shè)空間站的基礎(chǔ)。

也就是說,，第一步,、第二步是準(zhǔn)備，目前準(zhǔn)備工作即將完成,。待天舟一號完成任務(wù),，便意味著我國具備了向在軌運行航天器補給物資、補加推進劑的能力,，這一能力是確保未來我國空間站在軌長期載人飛行的前提,。未來，神舟飛船,、貨運飛船將聯(lián)合作戰(zhàn),，有效支撐起空間站建設(shè),、運營的天地生命線。

天舟一號進行熱試驗吊裝（來源：中國航天科技集團公司第五研究院）

天舟一號多項任務(wù)奠定未來空間站基礎(chǔ)

“天舟一號此次任務(wù)包含了建造空間站需要突破和掌握的關(guān)鍵技術(shù),，更是未來空間站運行的基礎(chǔ),。”航天五院天舟一號總設(shè)計師白明生列舉了三項極具亮點的任務(wù),。

第一,，檢驗“太空加油”技術(shù)。天舟一號發(fā)射進入軌道后,，將與天宮二號進行首次對接,，兩個航天器組成的組合體將進行兩個月的在軌飛行。在此期間完成推進劑在軌補加試驗,，按計劃將開展多次試驗,。

貨運飛船的在軌推進劑補加技術(shù)，即“太空加油”,，將是“太空之家”能夠連續(xù)工作十年的重要保障,。突破和掌握推進劑補加技術(shù)，解決空間站能源供給問題,，將為我國順利進入載人空間站建設(shè)運營階段奠定基礎(chǔ),。

有了貨運飛船超強運輸、補給能力的支撐,，未來,，三名航天員能在“太空之家”連續(xù)工作180天，各類試驗物資也可以源源不斷地運抵空間站,，把空間站建設(shè)成為我國在太空的新技術(shù)試驗田,。

第二，三次交會對接任務(wù),。天舟一號與天宮二號將進行三次交會對接,。第一次交會對接后將測試貨運飛船對組合體的控制能力，第二次交會對接是從不同接口方向進行對接,。

未來空間站包括核心艙和兩個實驗艙,，與貨運飛船形成組合體后由貨運飛船提供主動力，其目的主要在于盡量減少空間站動力,、能源等消耗，延長空間站壽命,；核心艙前后方向與垂直下方分別設(shè)有對接口,，未來去往空間站執(zhí)行任務(wù)的載人飛船或貨運飛船很可能從不同方向進行交會對接。所以,，第一次,、第二次交會對接檢驗的都是未來空間站運營所必須的能力,。

更具看點的是，在最后一次交會對接中,，天舟一號將采用自主快速交會對接技術(shù),。在天舟一號之前，我國掌握的交會對接技術(shù)需要耗時兩天左右時間,，快速交會對接將時間控制在6個小時左右,。掌握該項技術(shù)，有利于提高飛行器在軌飛行的可靠性,，提高航天員舒適性,，進一步減輕地面跟蹤、測控工作的強度和難度,。另外,，對于未來空間站來說，一旦遇到突發(fā)事件可以快速處理,，提高了應(yīng)急能力,，為未來空間站提供了安全保障,。

第三,，以天基測控體制為主進行飛行控制。以往,，我們對航天器的跟蹤,、測控以及在軌異常的及時監(jiān)測處置，主要依賴陸基測控站和?；鶞y量船,。這需要耗費大量人力物力建造、維護地面測控站和海上測量船,，研制人員奔波在各個站點之間開展相關(guān)試驗,，并且受到跨國、跨境等地域限制,。

天舟一號貨運飛船首次采用了以天基測控體制為主的設(shè)計原則,。簡單來說，就是將原本在地面或海上的測量系統(tǒng)“搬”到了天上,，打破了在地面或海上的地域限制,，實現(xiàn)了對航天器在軌飛行的關(guān)鍵事件的全程跟蹤，以確保對在軌異常的及時監(jiān)測處置,。這項測控應(yīng)用有效降低了人力,、物力、財力等成本,，為未來與空間站通訊聯(lián)絡(luò)鋪平了道路,。

中國載人空間站組建即將啟動

我國載人航天工程“三步走”在穩(wěn)扎穩(wěn)打中循序漸進,，每一次任務(wù)都部署周密，任務(wù)之間銜接緊湊,、環(huán)環(huán)相扣。如今,，空間站階段的任務(wù)也已處于研制階段,。

來源：新華社

航天五院黨委書記兼副院長趙小津介紹,，我國載人空間站組建即將正式啟動。作為空間站構(gòu)成的本體艙段,，核心艙,、實驗艙I,、實驗艙II正在緊鑼密鼓研制當(dāng)中,，將與貨運飛船,、神舟飛船一同在太空建起我國第一個“太空之家”,。

其中,，核心艙,、實驗艙I、實驗艙II三個艙段,，每個規(guī)模為20多噸,，基本構(gòu)型為T字形，核心艙居中,，實驗艙分別連接兩側(cè),。預(yù)計2022年前后建成，可運營10年以上,?？臻g站長期駐留3人，運營期間最多將連接一艘貨運飛船和兩艘載人飛船,，整個系統(tǒng)重量可達90余噸,。在此規(guī)模基礎(chǔ)上,，還將根據(jù)科學(xué)研究需要,，增加新的艙段，擴展規(guī)模和應(yīng)用能力,。

航天五院的研究人員介紹,，受制于火箭運載能力等因素，不能一次性地把近百噸的空間站發(fā)射上空,?？臻g站在太空的構(gòu)建采取的是“搭積木”方式，需要先單獨發(fā)射各艙段,、再拼接組合,，實現(xiàn)“1+1+1=1”整體性能最優(yōu)的效果。

此外,，空間站的構(gòu)型不是固定不變的,。隨著神舟飛船、貨運飛船及特殊功能載荷艙的加入,，空間站整體構(gòu)型會如同壘積木一樣，越來越大,。支撐空間站“百變?nèi)缫弧钡年P(guān)鍵是交會對接技術(shù),、組合體控制與管理技術(shù)。

交會對接,，要實現(xiàn)兩個航天器在高速運行中毫厘不差地對接成功,，難度堪比“萬里穿針”。目前,，中國是繼美國,、俄羅斯之后第三個獨立掌握近地軌道交會對接技術(shù)的國家。此次,，天舟一號貨運飛船與天宮二號開展快速交會對接試驗,，將推動我國的交會對接技術(shù)從“練好”到“練精”的躍升。

交會對接完成后,，如何實現(xiàn)原本獨立航天器間的資源統(tǒng)籌,，使其成為一個統(tǒng)一整體，將直接決定空間站長期運行的穩(wěn)定性和可靠性,。對此,，航天五院在神舟八號、九號,、十號與天宮一號交會對接,，神舟十一號與天宮二號交會對接等多次任務(wù)中，反復(fù)試驗了組合體控制與管理技術(shù),。在神舟,、天宮組成“天神”組合后，由“塊頭較大”的天宮接管過整體控制權(quán),，對電力,、動力,、飛行狀態(tài)等進行統(tǒng)一調(diào)度。

天舟一號貨運與天宮二號交會對接任務(wù)中,，還將進一步驗證“以小控大”,、“以大控小”模式，運用塊頭較小的天宮二號控制整個組合體,，并檢驗貨運飛船短時控制組合體的能力,。這一技術(shù)成果將在今后的空間站建設(shè)中應(yīng)用廣泛。

如在天舟一號?？?、接駁空間站期間，將擔(dān)當(dāng)與空間站組合運行期間的“充電寶”功能,，為空間站提供穩(wěn)定的能源輸出,，減少空間站本體的能源消耗；在空間站姿態(tài)出現(xiàn)異常時,，貨運飛船可以接過組合體控制權(quán)，為航天員撤離和營救爭取寶貴時間,。

此外,，出艙技術(shù)、在軌維修技術(shù)也將保證“太空之家”穩(wěn)定運行,。

長期駐守太空的生存環(huán)境十分惡劣,，需要經(jīng)歷太空環(huán)境極端溫度的考驗，高能粒子,、太空碎片撞擊等重重挑戰(zhàn),。要保證“太空之家”在10年任務(wù)期保持良好狀態(tài)，在軌維修的硬本領(lǐng)必不可少,。

當(dāng)故障發(fā)生在“太空之家”外部時,，必須由航天員出艙進行維修。對此,，五院在神舟七號飛船任務(wù)中,，已成功試驗驗證了此類技術(shù)。當(dāng)故障發(fā)生在“太空之家”內(nèi)部時,，維修就簡單多了,。航天五院技術(shù)人員對“太空之家”的供配電、熱控,、數(shù)據(jù)管理等系統(tǒng)實現(xiàn)了高度集成化模塊設(shè)計,，打造出了可快速更換的模塊單元，只需進行“插拔式”，就能快速完成在軌維修,。這在神舟十一號與天宮二號任務(wù)交會對接中也已得到驗證,，航天員和自動化機械臂都可勝任。

進入空間站建設(shè)階段,，發(fā)射任務(wù)密集,，對各類航天器需求加大，研制單位重任在肩,。其中，航天五院負責(zé)抓總空間站系統(tǒng)建設(shè),，并承擔(dān)了載人飛船,、貨運飛船、核心艙,、實驗艙I等不同類型航天器的研制,。

“為適應(yīng)空間站階段高密度發(fā)射的需求，我們將展開貨運飛船平臺建設(shè),，天舟系列貨運飛船,、載人飛船都將進入組批投產(chǎn)。同時,，積極開展空間站工程航天技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域項目的研究與論證,，促進載人航天應(yīng)用領(lǐng)域的發(fā)展?！睆暮教煳逶貉兄迫藛T的描述中可以看出,，未來空間站建設(shè)正在周密穩(wěn)步地進行，建成后的載人空間站將成為中國空間科學(xué)和新技術(shù)研究與應(yīng)用的重要基地,。

相關(guān)專家介紹,，大型空間站建成后，我國載人航天事業(yè)會更加開放,，有望產(chǎn)出一大批重大科學(xué)成果,，突破一大批核心關(guān)鍵技術(shù)，獲得無法估量的經(jīng)濟和社會效益,。

空間科學(xué)研究的應(yīng)用前景亦十分廣闊,。利用空間站開展空間生物學(xué)研究，可以為培育優(yōu)良物種,、探索疾病機理,、研發(fā)生物藥物、改進人類健康服務(wù),；開展微重力流體與燃燒研究,，可以促進新型清潔能源開發(fā)、改善地球環(huán)境，等等,?？萍歼M步歸根到底要服務(wù)社會、造福人類,，這正是中國建設(shè)空間站的目標(biāo)和動力,。

第二篇丨天舟一號的三次交會對接

文丨伍軒

天舟一號將與天宮二號進行三次交會對接試驗。這是中國載人空間站正式建設(shè)前的最后一次實戰(zhàn)機會,。

為了在深空建起一座性能強大,、穩(wěn)定可靠、經(jīng)久耐用的“太空之家”——中國載人空間站,，需要把多個單獨發(fā)射的航天器在太空組合起來,，實現(xiàn)1+1＞2的效果，交會對接技術(shù)是其中的關(guān)鍵,。

“中國是繼美國,、俄羅斯之后第三個獨立掌握近地軌道交會對接技術(shù)的國家”。神舟飛船,、空間實驗室,、天舟一號的締造者——中國航天科技集團公司第五研究院的專家介紹，從2011年到2013年,，神舟八號,、神舟九號、神舟十號分別與天宮一號完成了交會對接任務(wù),，系統(tǒng)驗證了自動交會對接,、人控/手動交會對接等關(guān)鍵支撐技術(shù)。2016年,，神舟十一號與天宮二號完成交會對接任務(wù),，完成了航天員中長期在軌駐留，更標(biāo)志著我國交會對接技術(shù)走向成熟應(yīng)用階段,。

天舟一號將與天宮二號進行三次交會對接試驗,。這是中國載人空間站正式建設(shè)前的最后一次實戰(zhàn)機會，將向著練就交會對接獨門絕活的更高標(biāo)準(zhǔn)發(fā)起沖擊,，筑牢未來空間站建設(shè)的底氣,。

第一次交會對接：耀眼陽光下的太空之吻

天舟一號的交會對接能力，與神舟系列飛船相比,，已經(jīng)有了質(zhì)的飛躍,，具備了360度相位差的交會對接能力。不同于以往神舟飛船和天宮目標(biāo)飛行器在對接前要先找平,，本次天舟一號,、天宮二號在飛行軌道的任意相位差條件下均可實現(xiàn)完美對接,。另外，天舟一號新增加了星敏感器,，將確保貨船交會對接過程中姿態(tài)更加精準(zhǔn),。

航天五院天舟一號GNC主任設(shè)計師劉宗玉博士介紹，由于貨運飛船發(fā)動機的配置數(shù)量,、推力大小和神舟飛船都不一樣,，所以本次交會對接，實際上是對現(xiàn)有技術(shù)實現(xiàn)的又一次驗證,。

同時,，在這次交會對接中，新研制的光學(xué)成像敏感器將首次在陽照區(qū)開展工作,。這要求敏感器等設(shè)備,，在非常明亮刺眼的環(huán)境下，找到標(biāo)識目標(biāo),。這就好比人們對著陽光看天上的景物，帶來的考驗比之前更難,。這次試驗將有力檢驗我國交會對接“全天時”作戰(zhàn)能力,。

第二次交會對接：全自動繞飛后的前向?qū)?/strong>

完成第一次交會對接不久，天舟一號和天宮二號將進行“眼花繚亂”的太空芭蕾,。天宮二號轉(zhuǎn)體一百八十度,，天舟一號從天宮二號下方繞飛，同時轉(zhuǎn)體一百八十度,，加速趕到天宮二號前方,，最終從“前”向與天宮二號進行第二次交會對接。

繞飛,，是一種高難度的太空動作,，需要飛行器進行多次變軌和姿態(tài)機動來完成。繞飛主要應(yīng)用于空間站多個艙段組裝,、或是載人飛船（貨運飛船）已經(jīng)在某個對接口,，需要騰空對接口時。本次繞飛后的前向?qū)?，就是為了確保未來航天器能從多個方向與空間站對接而進行的演練,。今后我國的空間站建設(shè)，不僅規(guī)劃了前后向?qū)?，還有垂直對接,。