中国空间站

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中国空间站又称天宫空间站(英文名称:Chinese Space Station )一般指的是中华人民共和国计划中的一个空间站系统。最终目标是在低地轨道由中国大陆自主建设一个常驻的60至180吨级的大型空间站。
中国载人航天工程办公室和联合国外层空间事务办公室于2019年06月12日在维也纳联合宣布,来自17个国家的9个项目从42项申请中脱颖而出,成为中国空间站科学实验首批入选项目。这标志着中国空间站国际合作进入新阶段。 [1] 
中文名
中国空间站
外文名
Chinese Space Station 
所属国家
中华人民共和国
建成时间
2022年前后
总质量
60吨至180吨
轨道高度
400公里
轨道倾角
42-43度
其他名称
天宫空间站

中国空间站基本情况

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中国载人空间站,简称中国空间站或天宫空间站,是一个在轨组装成的具有中国特色的空间实验室系统。建造计划预计于2020年至2025年间进行,预计在2022年前后建成。空间站轨道高度为400~450公里倾角42~43度,设计寿命为10年,长期驻留3人,总重量可达90吨,以进行较大规模的空间应用。
中科院院士、中科院力学所研究员胡文瑞在做客上海科协大讲坛时表示,按照载人航天阶段性规划,我国空间站有望于2022年投入运转,而根据空间站“五舱”结构,首舱或可在2018年前后上天。 [2] 
空间站工程将继续使用已有的神舟飞船、长征2F火箭、发射场和着陆场。大型空间站的舱室将由正在开发的长征五号火箭发射,核心舱和两个实验舱都是密封加压舱,核心舱前部的5个对接口平时与一艘神舟飞船、两个空间实验室(既梦天、问天)以及货运飞船天舟对接,最后留有1个对接口供宇航员出舱活动使用。
建设大型空间站是中国载人航天三步走战略的第三步,这个阶段中国将掌握近地轨道空间组装、近地轨道长时间有人驻留等技术。 [3] 
中科院空间应用工程与战略规划研究室副主任张伟表示:“我国载人航天事业在2020年将进入载人空间站阶段,神舟系列载人飞船、天舟一号货运飞船、核心舱天和、实验舱梦天、问天已箭在弦上。到2024年,(上述空间站)有望成为全世界唯一在轨运行的空间站。”

中国空间站建成时间

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2014年9月10日,第27届太空探索者协会年会在北京召开。年会中方组委会主席杨利伟称,中国在2016年9
中国空间站 中国空间站
月15号发射“天宫二号”空间实验室,随后2016年10月下旬发射神舟11号载人飞船和“天舟一号”货运飞船,并与“天宫二号空间实验室”对接,将在2022年前后完成中国空间站的建造。
中国航天科技集团董事长雷凡培在中国航天事业创建60周年之际透露,中国计划2018年前后发射空间站试验性核心舱,2022年前后发射20吨级舱段组合的空间站。到2024年国际空间站退役并坠毁时,中国有可能成为全球唯一拥有空间站的国家。
雷凡培表示,中国空间站建设方案已确定。空间站包括一个核心舱和两个实验舱,有多个交会对接口,能实现多飞行器同时对接。2018年前后,空间站试验性核心舱将由“长征五号”重型运载火箭送入轨道。2022年前后,我国将研制并发射基本模块为20吨级舱段组合的空间站。
2017年3月2日,中国航天科技集团公司科技委主任包为民表示,中国空间站核心舱已于2016年底完成总装,目前进入整舱测试阶段,预计2018年发射升空。 [4] 
此后空间站每年与载人飞船货运飞船对接若干次进行补给,在400公里左右的轨道高度上维持设计寿命十年的运行。届时,中国将成为继俄罗斯之后,以一国之力独自完成空间站建设的国家,航天员在空间站驻留可达一年以上。 [5] 

中国空间站名称标识

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中国空间站名称

名称,载人空间站命名为“天宫”,货运飞船命名为“天舟”。中国载人空间站整体名称及各舱段和货运飞船共5个名称具体如下:
载人空间站命名为“天宫”,代号“TG”;
核心舱命名为“天和”,代号“TH”;
实验舱Ⅰ命名为“问天”,代号“WT”;
实验舱Ⅱ命名为“梦天”,代号“MT”;
货运飞船命名为“天舟”,代号“TZ”。 [6] 

中国空间站标识

中国载人航天工程标识主造型既像一个汉语书法的“中”字,又类似空间站的基本形态,尾部的书法笔触似腾空而起的火箭,充满中国元素和航天特色,结构优美、寓意深刻。同时,命名中国载人空间站整体名称及各舱段和货运飞船等5个名称,既注重了单个名称的内涵,又强调了保持全套名称的系统性、协调性和互补性。

中国空间站开展能力

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空间站拟按长期载3人状态设计,运营阶段每半年由载人飞船实施人员轮换,而初期将采用人员间断访问方式。载人空间站建成后,将成为中国空间科学和新技术研究实验的重要基地,在轨运营10年以上。
中国载人航天工程第三步的空间站建设,初期将建造三个舱段,包括一个核心舱和两个实验舱,每个规模20多吨。基本构型为T字形,核心舱居中,实验舱Ⅰ和实验舱Ⅱ分别连接于两侧。
核心舱前端设两个对接口,接纳载人太空船对接和停靠;后端设后向对接口,用于货运飞船停靠补给。站上设气闸舱用于太空人出舱,配置机械臂用于辅助对接、补给、出舱和科学实验。
随后,空间站运营期间,最多的时候,将有一艘货运飞船、两艘载人飞船。整个系统加起来将达90多吨。
中国空间站具备开展能力。在运营阶段,将可以根据科学研究的需要增加新的舱段,扩展规模和应用能力。
空间站的一个核心舱和两个实验舱,将由大型运载火箭长征五号B发射;货运飞船载人飞船增加则由中型运载火箭长征七号发射。 [7-8] 
中国载人空间站整体名称及各舱段和货运飞船共5个名称具体如下:载人空间站命名为“天宫”,代号“TG”;核心舱命名为“天和”,代号“TH”;实验舱Ⅰ命名为“问天”,代号“WT”;实验舱Ⅱ命名为“梦天”,代号“MT";货运飞船命名为“天舟”,代号“TZ”。 [8] 
中国载人航天工程办公室负责人称,自发布之日起,中国载人航天工程启用新的标识,载人空间站货运飞船有关文件与宣传文稿一律使用新的规范名称和代号。 [8] 

中国空间站节能典范

中国空间站研发面临很多技术上的挑战,将以更先进的控制技术、能源技术、再生技术,将空间站打造成节能典范。
要为航天员的生活、工作、实验提供很好的条件,保证满足空间科学研究的需要,相应对空间站规模和性能提出要求。这就需要利用最新的科技成果,提高空间站对人的保障能力;掌握更好的控制技术,进一步提升空间站姿态稳定度、微重力水平。
空间站要长期运营,需考虑经济性问题,如何通过绿色、再生技术等,提高空间站物资循环利用率,减少地面补给需要,实现资源再利用,譬如,用废水、尿液制造氧气,对二氧化碳等人体废弃物进行的再生去除等。
空间站还需要更大规模的供电能力。光电和太阳能在地面都有应用,空间上会更重视利用太阳能发电,进一步提高太阳电池发电效率,提高储能电池效率及寿命、可靠性安全性。

中国空间站文明进步

2022年空间站建好后,将随即投入正常运营,开展科学研究和太空实验,促进中国空间科学研究进入世界先进行列,为人类文明发展进步作出贡献。考虑到当前需求和耗费等因素,中国不搞国际空间站这么大规模的空间站,考虑的规模是适度的,可以满足重大科学研究项目的需要,而扩展能力的设计将使我们能根据科学前沿的发展需求,提供更为强大的支持能力。
中国空间站建设将瞄准掌握空间站建造技术,用与时代同步的技术,建造有中国特色、时代特征的空间站。中国的空间站也将为全球科学家提供科学研究和实验机会,满足最新最好的空间探索及空间资源利用等科研需要,使中国载人航天发展进入探索科学前沿、开发空间资源、造福人类社会的新阶段。

中国空间站建造情况

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中国空间站建设规划

1992年9月21日,中国政府决定实施载人航天工程,并确定了三步走的发展战略:
第一步,发射载人飞船(既神舟),建成初步配套的试验性载人飞船工程,开展空间应用实验;
第二步,在第一艘载人飞船发射成功后,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、发射一个空间实验室,解决有一定规模的、短期有人照料的空间应用问题;
第三步,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。 [9] 

中国空间站建造历程

2008年9月,“神舟七号”升空,实现航天员太空行走;
2011年9月天宫一号 空间实验室发射升空。
2011年11月“神舟八号”发射升空“实现无人对接。
2012年6月“神九”发射成功,实现中国首次载人交会对接。
2013年6月“神十”发射成功,完成再一次载人交会对接任务。
2014年9月10日,杨利伟称,将在2022年前后完成中国空间站的建造。
2016年9月天宫二号空间实验室发射升空。 [10] 
2016年10月神舟十一号载人舱发射升空,与天宫二号对接。
2016年,联合国与中国载人航天工程办公室签署《利用中国空间站开展国际合作谅解备忘录》,商定利用中国空间站为各国提供科学实验机会,并在未来为他国航天员或载荷专家提供在轨飞行机会。 [11] 
2017年3月2日,全国政协委员、中国航天科技集团公司科技委主任包为民表示,中国空间站核心舱已于2016年底完成总装,进入整舱测试阶段,预计2018年发射升空。
2017年4月20日天舟一号货运飞船发射升空,完成与天宫二号对接和推进剂补加试验。
2020年前后,中国将发射空间站核心舱和科学实验舱,开始建造空间站:首先发射核心舱,核心舱入轨后,完成平台测试及相关任务支持技术验证;之后分别发射实验舱问天和实验舱梦天,与核心舱天和对接,组合形成空间站;空间站在轨运行期间,由载人飞船提供乘员运输,由货运飞船提供补给支持。 [9] 

中国空间站基本组成

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中国空间站包括核心舱、实验舱梦天、实验舱问天、载人飞船(即已经命名的“神舟”号飞船)和货运飞船(天舟一号飞船)五个模块组成。各飞行器既是独立的飞行器,具备独立的飞行能力,又可以与核心舱组合成多种形态的空间组合体,在核心舱统一调度下协同工作,完成空间站承担的各项任务。

中国空间站核心舱

全长约18.1米,最大直径约4.2米,发射质量20-22吨。核心舱模块分为节点舱、生活控制舱和资源舱。
主要任务包括为航天员提供居住环境,支持航天员的长期在轨驻留,支持飞船和扩展模块对接停靠并开展少量的空间应用实验,是空间站的管理和控制中心。 [12] 
核心舱有五个对接口,可以对接一艘货运飞船、两艘载人飞船和两个实验舱,另有一个供航天员出舱活动的出舱口。

中国空间站实验舱

全长均约14.4米,最大直径均约4.2米,发射质量均约20-22吨。
空间站核心舱以组合体控制任务为主,实验舱II以应用实验任务为主,实验舱I兼有二者功能。实验舱I、II先后发射,具备独立飞行功能,与核心舱对接后形成组合体,可开展长期在轨驻留的空间应用和新技术试验,并对核心舱平台功能予以备份和增强。

中国空间站货运飞船

最大直径约3.35米,发射质量不大于13吨。货运飞船是空间站的地面后勤保障系统。
主要任务,一是补给空间站的推进剂消耗,空气泄漏,运送空间站维修和更换设备,延长空间站的在轨飞行寿命;二是运送航天员工作和生活用品,保障空间站航天员在轨中长期驻留和工作;三是运送空间科学实验设备和用品,支持和保障空间站具备开展较大规模空间科学实验与应用的条件。
货运飞船命名为天舟货运飞船,采用模块化设计,具有全密封货舱、半密封/半开放货舱、全开放货舱三种构型,可以把不同的载荷包括小型舱段运输上去,由航天员和机械臂将其装配到空间站上。
发射该飞船的是新研制的长征七号运载火箭

中国空间站航天员

中国的航天员都是从现役空军飞行员中选拔,主要承担航天器驾驶任务。空间站将开展太空科学实验,除了良好的身体素质这个共性要求外,未来需要不同类型的航天员,尤其是工程师和科学家,这是未来选拔航天员的一个主要方向。

中国空间站未来舱段

中国载人航天工程总设计师周建平介绍说,中国空间站未来还将单独发射一个十几吨的光学舱,与空间站保持共轨飞行状态,并计划在光学舱里架设一套口径两米的巡天望远镜,分辨率与哈勃相当,视场角是哈勃的300多倍。在轨10年,可以对40%以上的天区,约17500平方度天区进行观测。

中国空间站价值意义

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据了解,中国要把空间站建成开展大规模空间科学实验与应用的太空实验基地。张伟指出,“与前期任务相比,我国载人航天事业将更加开放,包括国际和国内两个方面。与此同时,有望产出一大批重大科学成果,突破一大批核心关键技术,获得无法估量的经济和社会效益。例如,开展国际前沿的量子调控与光传输研究将有力促进世界量子通信技术的发展,甚至引发通信革命。 [13] 
空间科学研究的应用前景十分广阔。张伟分类介绍说,比如空间生物学研究应用方面,可以为培育优良物种、探索疾病机理、研发生物药物、改进人类健康而服务;微重力流体与燃烧研究应用方面,可以促进新型清洁能源开发、改善地球环境;空间材料研究应用方面,开展空间材料加工、先进材料制备等研究,探索和揭示材料物理和化学过程规律,可以改进地面材料加工与生产工艺,研发与生产先进材料,推动工业技术进步。 [13] 
“大家可能不知道,日常生活中的方便面、耐克鞋气垫都是从航天员的食物和穿戴用品中民用化而研制出来的,而先进超声诊断与远程医疗技术等更是空间科学研究给人类带来的福音,国际空间站开发的靶向药物输送技术已经用于乳腺癌治疗临床试验,预计将获得广泛应用。”张伟表示,“科学发展、技术进步归根到底是为了服务国家、造福民众。” [13] 
中国空间站向世界开放,展现了中国航天越来越强大的实力。中国有着几千年的“问天”梦。从1970年“东方红一号”卫星成功发射拉开中国探索宇宙奥秘的序幕,中国航天通过自力更生、自主创新,不断打破国外技术的封锁和垄断,解决了一大批“卡脖子”的关键难题,大大缩小了与世界的差距。从神舟飞船载人遨游太空到“嫦娥”奔月探索未知,从北斗卫星组网导航到“天宫二号”搭建中国“太空之家”,中国航天取得了一项项举世瞩目的成就,完成了众多人类探索创举。众多国家申请参与中国空间站合作,充分印证了中国航天的实力,表明中国航天技术和经验正在受到越来越多国家的认可。
中国空间站向世界开放,是促进人类和平利用太空的一次生动实践。外太空是属于全人类共同的财富,而不是个别国家或个人的私产;和平探索利用外太空是世界各国平等享有的权利。20世纪以来,人类写下了宇宙探索的辉煌篇章。然而个别大国却对他国航天事业一味持敌视态度,大搞技术垄断,孤立乃至阻断他国航天事业发展,甚至不惜将外太空军事化,封锁人类进一步探索外太空的梦想。世界多国参与中国空间站合作项目,是人类探索未知、延展视野的又一次全球合作行动。世界各国通过中国空间增进互信合作,将积累更多航天技术和经验,推动人类航天事业达到新的高峰。
中国空间站向世界开放,彰显了太空治理中的中国责任与担当。中国十分重视太空探索和航天科技创新,同时也愿同世界各国携手合作,和平探索开发和利用太空。中国空间站向世界敞开合作大门,是历史上此类项目首次向所有联合国会员国开放,无论国家、组织还是私营实体、学术机构,均可平等参与,充分体现出中国以开放包容的心态与世界分享中国航天事业发展的经验和技术,生动诠释了中国航天合作的多边主义理念。与此同时,中国空间站合作也充分关注了发展中国家需求,提供了众多利用中国空间站开展应用实验的机会,将有效帮助发展中国家跨越航天技术发展鸿沟,共同参与太空治理,实现太空和平开发利用 [14] 

中国空间站最新消息

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2018年3月31日,从中国航天员中心获悉,随着我国载人航天工程进入空间站时代,航天员已全面开展空间站任务训练。 [15] 
2018年5月28日,中国常驻维也纳联合国和其他国际组织代表团与联合国外层空间事务办公室在维也纳共同举办中国空间站国际合作机会公告发布仪式,正式开启中国空间站国际合作,盛情邀请世界各国积极参与,利用未来的中国空间站开展舱内外搭载实验等合作。 [11] 
2018年10月23日,中国载人航天工程办公室副主任林西强在第五届载人航天(国际)学术大会表示,中国空间站关键技术攻关完成,中国“天和号”空间站核心舱将首次以1:1实物形式(工艺验证舱)参加第十二届珠海航展。 [16] 
2018年11月6日,中国空间站“天和”号核心舱亮相珠海航展,首次以1:1实物形式(工艺验证舱)出现在公众面前。核心舱包括节点舱、生活控制舱和资源舱三部分,有3个对接口和2个停泊口。核心舱主要用于空间站的统一控制和管理,以及航天员生活,具备长期自主飞行能力,能够支持航天员长期驻留,支持开展航天医学和空间科学实验。 [17] 
2019年7月,中国空间站核心舱完成了初样阶段综合测试、真空热试验等大型试验,即将转入正样阶段。“问天”实验舱和“梦天”实验舱完成了初样舱体阶段生产,正在开展总装工作。长征五号B运载火箭完成了初样阶段研制工作,目前正在进行飞行产品生产、发动机可靠性增长试验。航天员系统开展了长期载人飞行综合模拟验证、出舱活动水下验证等大型地面试验,第三批预备航天员选拔的初选工作已完成,舱外航天服正在进行飞行产品生产。 [18] 
参考资料
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航空航天