中国载人空间站方案的变迁.docx

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中国载人空间站方案的变迁

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张雪松

随着2018年核心舱发射的临近，天宫空间站的新闻报道不断增加。2016年4月24日首个中国航天日庆祝活动中，中国载人航天工程办公室举办座谈会并发布了《空间站工程研制进展》的资料，为我们详细介绍了天宫空间站的发展动态。6月1日北京展览馆的“十二五科技创新成就展”上，更是展出了天宫空间站的大型仿真模型。921工程第三步的空间站已经不再是遥不可及的梦想。

从陋室到天宫

1992年921载人航天工程正式立项，根据921工程的三步走战略规划，中国将通过载人飞船、空间实验室阶段突破载人航天相关技术，最终在2020年前后建成长期有人照料的载人空间站。尽管如此，今天的天宫绝非一蹴而就，对空间站的大小和规模，早期论证中存在很多不同方案。

中国载人航天工程立项前，世界上只有美国和苏联成功研制并发射了空间站，而美欧日和苏联还在竞相研制新一代空间站。美国使用航天飞机建造的庞大先进的“自由”号空间站对中国来说可望而不可及，载人航天论证时中国更多受到苏联和欧洲的影响，尤其是欧空局的哥伦布空间站似乎看上去具有不错的费效比，是值得我们模仿的目标。早期的论证中，为了兼顾项目投资规模和工程技术的进步，打算发射一个20吨级的核心舱，对接载人和货运飞船作为空间站使用，它可以看作中国的礼炮六号或是哥伦布空间站。这样的空间站方案太过简陋，安装了基本的航天器轨道控制、环境控制和生命保障等系统后，剩下用于空间科研的空间和质量实在太小了。载人为建站，建站为应用，如果没有科学应用试验，这个空间站除了证明中国人也能建造空间站，又有多大意义呢？更何况舱内工作生活空间狭小，只能称之为陋室。

幸运的是，随着中国经济的发展，我们的载人空间站方案并没有停留在这样低档次的水准上。载人航天工程首任总设计师王永志撰文提到，载人空间站工程实施论证过程中，经历了从单舱向三舱，从小舱到大舱的设计转变，最终确定了一个核心舱加两个实验舱总计3个20吨级舱段组合的方案，可以容纳大量的实验载荷，这个名为天宫号的空间站的将于2022年正式建成。

天宫的思路和目标

由于美国的排斥和反对，中国无缘于国际空间站，只能单干设计建造自己的天宫号空间站。载人航天一向是吞金兽，多国合作的国际空间站已经花费了超过1000亿美元，而且这个“自由”号的传承者建造中必须使用航天飞机。我们的天宫号空间站设计思路与其截然不同，具有很强的中国特色。

作为一个发展中国家，中国的载人空间站设计上追求有所为有所不为，研制中注意利用技术进步的成果，运营上追求经济性和可持续性，应用上注重科研效益，力求在空间科研应用领域获得重要的创新成果，最后空间站既要规模适度又要有扩展潜力。简而言之，作为一个发展中国家，我们的天宫号空间站十分注重费效比。

费效比中的费用好说，那么效益又从何谈起呢？效益当然与任务目标息息相关。作为载人航天领域的后来者，我们的空间站工程目标可以大致分为两个部分：首先是全面突破掌握载人航天工程技术，其次是以空间站为平台开展科学应用，并为载人航天的进一步发展奠定基础。具体地说，中国要通过载人空间站的研制和建造，突破和掌握大型复杂载人航天器在轨组装建造技术和运行管理与维护技术，其中包括载人和货运飞船的研制、空间站总体设计、舱段设计和组装、再生式生命保障系统和推进剂补给等技术，这个过程将显著提高中国航天工业的技术水平。中国还将通过载人空间站突破和掌握近地轨道上长期载人航天飞行的能力，主要是长期飞行中航天员遇到的航天医学等问题，保障航天员健康在轨长期工作与生活。研制空间站当然并非仅仅是为了获得制造空间站的能力，空间站还将成为中国在太空的国家实验室，精心设计后它可以携带17～20吨实验载荷，为开展多个领域的空间科学实验和空间技术应用试验提供了条件，并成为科普教育和国际合作的理想平台。空间站还将成为航天技术进一步发展的试验平台，不仅开展近地轨道维护等在轨服务，还将为走向地月空间和载人深空探测试验关键技术。

天宫的演化

2010年9月，中国载人空间站工程正式立项实施。从公开信息看，虽然三个20吨级舱段的基本构型不变，但中国载人空间站设计的具体细节却在不断完善。士别三日当刮目相待，何况是将近六年里设计不断改进的载人空间站，它的综合性能已经有了很大提高。

载人空间站立项后，总体设计方案发生了两次大规模的改动。早期的载人空间站设计深受俄罗斯影响，无论是2011年《载人航天》期刊还是同期腾讯网举办的征名活动提供的图片，空间站核心舱看起来都与和平号如出一辙，尤其是倒T形展开的三块太阳翼，更是和平号DOS-7核心舱独有的设计。载人空间站的实验舱倒是具有中国特色，它们在外形上看起来更像是“天宫一号”目标飞行器的放大版本。总的说来，这个空间站很像是一