中国首个空间实验室是“天宫一号”

2011年9月29日21时16分，中国首个空间实验室——“天宫一号”目标飞行器成功发射升空，中国向空间站时代迈出了坚实的一步。

这是长征系列运载火箭的第147次飞行，也是中国载人航天工程实施以来的第8次发射。

秋夜的酒泉卫星发射场上星光闪耀，全新改进的长征二号FT1火箭点火升空，明亮的尾焰映红了大漠长空。

从1999年第一艘飞船飞上太空到这次天宫一号发射，12年间，中国的载人航天工程以坚实的步伐迈向建造空间站这一19年前启动载人航天工程时便确定的目标。

全长10.4米的天宫一号由实验舱和资源舱构成，舱体最大直径3.35米，比神舟飞船大了不少。“如果说飞船是‘蜗居’，天宫一号则达到了‘小康’水平。”空间实验室系统副总设计师白明生说，实验舱有效活动空间约15立方米，可满足2至3名航天员在舱内工作和生活需要。“天宫一号是按载人状态升空的。”白明生说。

天宫一号目标飞行器的包装箱是迄当时为止中国空间技术研究院使用的最大包装箱，其先进的减震、温控性能是“天宫一号”顺利运抵发射场的保证。

1992年，中国确立了载人航天三步走的发展战略。天宫一号的技术负责人杨宏介绍说，此前的10多年间，神舟系列飞船的成功发射，为载人航天工程的发展积累了丰富经验：神舟一号到神舟六号的成功发射，实现了第一步“发射载人飞船”的发展战略；神舟七号实现了航天员出舱活动的技术突破，拉开了第二步“空间实验室阶段”的序幕。

如今的天宫一号交会对接任务，是中国航天“三步走”战略的第二步第二阶段。

与神舟七号一样，托举天宫一号一飞冲天的，依旧是长征二号F运载火箭。然而，与3年前的长征二号F运载火箭相比，这次发射天宫一号的长征二号F运载火箭在外形、技术状态、相关参数、内部结构上都有变化。“针对天宫与神舟的不同状态，火箭进行了170多项变化。”运载火箭系统副总设计师张智说，“这样规模的变化，相当于研制一枚全新火箭。”

值得一提的是，改进后的长征二号FT1火箭入轨精度比过去有很大提高。“我们在控制上采取了很多措施，采用了惯性测量组合，有效提高了入轨精度。”运载火箭系统总设计师荆木春说。

太空生活从“温饱”到“小康”

“与神舟飞船相比，天宫一号实验舱里的空间要大许多，达到了15立方米。”空间实验室系统副总设计师白明生说，作为中国目前研制的最大的载人航天器，天宫一号为航天员提供了更为宽敞的工作生活空间。“如果说神舟飞船里面的空间是温饱水平的话，那么天宫一号里面的空间就达到了小康水平。”白明生用形象的比喻说明这种变化。

天宫一号采取了多项人性化设计，为航天员提供舒适的载人环境。杨宏介绍，实验舱内的照明、睡眠区、空气成分都有良好的控制。舱内设立了两个相对独立的睡眠区，拉上帘后，两个区域相对封闭，为航天员提供了隐私环境。航天员可以在里面睡觉，也可以看书听音乐。

测控覆盖率扩展到70%

中继卫星的正式投入使用，令天宫一号的美丽身姿能更长时间地停留在人们的视线中。

2008年，我国首颗数据中继卫星成功发射升空。中继卫星的加入，使天宫一号的测控覆盖率提升至70%左右。“直观地说，就是我们能看到的天宫一号的转播时间更长，天宫一号绕地球一圈的时间是1个半小时，我们可以观测到它的时间是1个小时左右。”测控通信系统副总设计师麻永平介绍。

测控覆盖率的提升，对降低飞行器运行风险、提高地面测控指挥决策效率，尤其是在飞行器出现异常情况下及时实施故障分析和太空抢救具有重要意义。

太空实验与百姓生活相连

从神舟一号开始，中国已经在太空开展了百余项太空科学试验。

利用太空的独特微重力、真实环境和有利的高度，开展地面无法进行的空间试验研究，从而为人类造福，已成为人类目前载人航天活动的主要目的。

空间应用系统副总设计师张善从介绍说，在轨寿命长达两年的天宫一号安排了地球环境监测、空间材料科学、空间环境探测3个方面的空间科学试验，试验过程贯穿天宫运行始终，所得数据将提供给各个科研单位开展应用研究。

看起来遥不可及的太空科学试验，实际上与百姓生活紧密相连。张善从说：“天宫一号上安置了高光谱成像仪，如果试验成功，以后我们再去看哪个地方有污染，就不需要通过抽样检查或者跑到市场里面去检查了，而是通过遥感手段就能探测到。”

对接前需经四大关键阶段

在与神舟八号“会面”之前，天宫一号要在茫茫太空中独自走过什么样的长路？测控通信系统副总指挥、北京航天飞行控制中心主任陈宏敏29日说，神舟八号发射之前，天宫一号要经历四个关键阶段。

一是发射入轨段。火箭成功发射后，天宫一号进入近地点约200公里、远地点约350公里的初始轨道。北京飞控中心通过远望三号航天测量船进行跟踪，控制天宫一号建立稳定的飞行姿态、展开太阳能帆板。

二是变轨控制段。根据飞控计划，当天宫一号飞行至第四圈和第十三圈时，北京飞控中心对其实施变轨，使天宫一号由椭圆形轨道进入近圆形轨道。

三是在轨测试段。北京飞控中心将对天宫一号的对接机构等分系统进行测试，确保满足交会对接要求。这一阶段预计持续7至10天。

四是交会对接准备段。在神舟八号发射之前20天，北京飞控中心将通过3至4次轨道控制，对天宫一号进行轨道相位调整，使其进入预定的交会对接轨道，等待神舟八号到来。

天宫一号对接机构研制16年

对接技术是我国载人航天活动必须掌握的一项关键技术。记者从上海航天技术研究院获悉，天宫一号对接机构的研制之路长达16年之久，目前已成功申报20多项专利。

据悉，在天宫一号目标飞行器任务中，上海航天技术研究院承担了资源舱结构与总装、电源分系统、对接机构分系统、测控与通信分系统配套单机、总体电路分系统资源舱电缆网的研制任务。

我国是除俄罗斯之外的第二个生产对接机构的国家。天宫一号的对接机构共有118个传感器进行测量，5个控制器接发指令，上千个齿轮轴承进行力和运动的传递，通过14个电机和电磁拖动机构进行动作，数以万计的零件和紧固件组成复杂的、机电一体化的周边式对接机构，中间留有直径800毫米的人孔通道。这种活动部件多、传动链长、精度要求高的产品，必须有系统集成的工程化设计才能完成，目前已成功申报了20多项专利。

内部装修：深赭石色地板 灰白色舱顶

作为航天员工作和生活的地方，天宫一号到底是一个什么样的“家”？中国航天科技集团公司空间实验室系统副总设计师白明生进行了详细解读。

航天员上天后，失重的太空环境，将使人失去方向感。“巧妙运用色彩变换，可以在舱内为航天员营造出天地之间的氛围。”白明生介绍说，天宫一号内部采取了考究的颜色设计，地板的颜色呈深赭石色，有“地”的稳重感，舱顶运用了柔和的灰白色，避免了纯白色对视线的刺激，有“天”的轻盈感。“天”“地”之间的过渡色介于两者之间，不同色块的运用，使舱体成为一个独立有序的小世界。同时，阻燃、无毒材料的应用，使航天员的生活更健康。“一方面我们利用色彩为航天员营造方向感，另一方面采用的颜色都比较柔和，满足了美学的要求，让航天员更有‘家’的感觉。”白明生说。

美俄专家赞赏“天宫”顺利升空

中国29日成功发射天宫一号目标飞行器。美俄太空专家对天宫一号的顺利升空表示赞赏，并认为它是中国载人航天计划的重要一步，中国的技术进步令人印象深刻。

美国太空政策专家、海军军事学院教授琼-约翰逊-弗里兹对新华社记者说，中国将要进行的对接活动将自动完成，这与美国上世纪60年代实施“双子座”计划时测试的类似技术有显著区别，当时的对接由宇航员操作完成。

俄罗斯科学院远东研究所副所长安德烈-奥斯特洛夫斯基29日在接受新华社记者采访时表示，天宫一号顺利进入太空轨道意义重大，它标志中国在科技、经济等多个领域实现了新突破。

2011年11月，天宫一号目标飞行器与神舟八号飞船顺利完成首次交会对接，中国载人航天首次空间交会对接取得圆满成功。

空间实验室是空间站的实验版，中国计划在2016年前研制并发射空间实验室，2020年前后建造空间站。

计划于2015年前，再陆续发射“天宫”二号、“天宫”三号两个空间实验室。

“天宫”二号将主要开展地球观测和空间地球系统科学、空间应用新技术、空间技术和航天医学等领域的应用和试验。

“天宫”三号将主要完成验证再生生保关键技术试验、航天员中期在轨驻留、货运飞船在轨试验等，还将开展部分空间科学和航天医学试验。