中国天宫空间站的建成,是我国载人航天事业的一座丰碑。从神舟五号开启我国首次载人航天飞行,到如今的神舟十七号,中国航天不断书写着壮丽篇章。
壬寅虎年,我国完成了天宫空间站的在轨建造。天宫空间站作为世界上第三座多舱段在轨组装建造空间站,定位为我国的国家级太空实验室和国际科技合作交流平台。其基本构型为三舱 T 字构型,包括天和核心舱、问天实验舱和梦天实验舱。
天宫空间站在我国载人航天工程前期技术基础上,重点突破了空间机械臂、高效电源系统、物化再生生保、在轨推进剂补加等关键技术。其研制流程统筹规划、多线并举,历经方案设计、初样研制、正样研制等阶段。在各个阶段,开展了力学试验、热试验、三舱联试、舱段转位专项试验等大型试验,确保了空间站的可靠性和安全性。
2021 年 4 月 29 日,天和核心舱从海南文昌航天发射中心成功发射入轨,我国天宫空间站建设任务正式启动。天和核心舱入轨后先开展为期一年的在轨关键技术验证飞行,对空间站建造的各项关键技术进行在轨验证。在建造阶段,先后发射问天实验舱和梦天实验舱,与天和核心舱对接并转位,最终完成了空间站的基本构型。
天宫空间站建造完成后将在轨运营 10 年以上,作为中国人的太空家园,实现中国人在太空的长期驻留和工作,同时也作为我国的国家太空实验室,推动我国载人航天能力跻身世界前列,牵引我国空间科学与技术的深入发展,为人类的太空探索和空间技术进步贡献中国力量。
2. 地面空间站:全新突破历时 18 年,中国建成了地面空间站 —— 空间环境地面模拟装置。这一重大科技基础设施由哈尔滨工业大学、中国航天科技集团联合建设,是我国航天领域首个大科学装置。
空间环境地面模拟装置可以模拟真空、高低温、带电粒子、电磁辐射、空间粉尘、等离子体、弱磁场、中性气体、微重力等九大类空间环境因素,为航天器研发、航天员训练和科学实验提供了安全高效的平台。
2005 年,哈尔滨工业大学联合中国航天科技集团组建团队展开调研和分析,并先后完成立项批复、可研设计和初步设计阶段任务。2017 年 8 月,项目正式开工建设。2024 年 2 月 27 日,空间环境地面模拟装置国家重大科技基础设施项目正式通过国家验收。
空间环境地面模拟装置位于黑龙江省哈尔滨新区科技创新城,由空间综合环境模拟与研究系统、空间磁环境模拟与研究系统、空间等离子体环境模拟与研究系统、数值仿真与中央监控系统、建安工程与配套公用设施等组成。
它能够阐释空间环境对材料、器件、系统及生命体的影响规律和作用机制,为研究空间环境与材料、器件及生命体的相互作用等提供重要支撑。同时,地面空间站有望解决航天产品一体化设计、模块化制造、空间环境适应性等方面的瓶颈问题,带动卫星制造、电子信息、人工智能、新材料、生物医学等新兴产业发展。
二、双空间站的优势1. 成本更低太空实验成本高昂,一次发射就需要巨额资金。以国际空间站为例,其造价高达 1000 亿美元,而我国空间站仅耗资 80 亿美元。国际空间站的高成本与其庞大规模和复杂结构有关,由多个模块组成,设计、制造和运输都需巨额资金,且要适应不同国家的技术标准和接口。同时,国际空间站的维护和运营也需要持续投入资金,增加了项目成本。而地面空间站的运行成本相对较低,可以进行更多次的实验。地面空间站能够模拟真空、高低温、辐射等九大类空间环境因素,为航天器研发、航天员训练和科学实验提供了一个安全高效的平台。相比太空实验,地面空间站大大提高了科研效率。
2. 风险更小太空环境复杂多变,实验存在诸多不确定因素。而地面空间站的环境可控,可以最大程度地降低实验风险,保障人员和设备安全。例如,神舟十七号航天员的舱外修复任务,就是在地面空间站进行了充分的模拟训练后才得以顺利完成。地面空间站可以提前发现并解决潜在的问题,降低太空实验的风险。在地面空间站里,有一个专门模拟各种太空环境的中心系统,它不仅可以模拟太空舱内部的环境,还可以模拟太空舱外部的极端条件,为航天员和科学家提供了一个安全的实验环境。
3. 实验次数更多太空实验机会有限,而地面空间站可以根据需要随时进行实验,不受时间和空间的限制,为科学家提供了更多的探索机会。地面空间站还能开展一些太空里难以完成的实验,比如用 300 兆电子伏特的质子加速器能模仿太空中的重离子和质子对物品、材料或人体细胞的打击效果,这种技术在全球同类研究中处于先进水平。地面空间站的建成,为科学家提供了更多的实验机会,有助于推动我国航天事业的发展。