天和号核心舱发射，中国天宫空间站正式开建

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今日嘅头等大事是乜嘢？当然是中国人开始建设“天宫”啦！

4月29日11时22分，新一代运载火箭长征五号B将中国迄今最大嘅航天器“天和”号核心舱送入预定轨道，标志住中国空间站时代即将开启。

长征五号B火箭点火升空，将天和号核心舱送入轨道 | Tea-tia摄

当今最重单体舱段

所谓空间站，系一种喺近地轨道上长时间运行嘅，可供多名航天员长期驻留工作生活、开展空间实验嘅载人航天器。

人类载人航天历史上曾经出现过四个系列共12座空间站。1971年第一座空间站“礼炮”1号升空，质量为18吨。半个世纪后嘅今日，唯一喺轨运行嘅国际空间站总质量达到‌420吨，宛若一座太空宫殿。

1992年9月21日，中央政治局常委会批准我国载人航天工程按“三步走”发展战略实施：

• 第一步，发射载人飞船，建成初步配套嘅试验性载人飞船工程，开展空间应用实验；

• 第二步，突破航天员出舱活动技术、空间飞行器嘅交会对接技术，发射空间实验室，解决有一定规模嘅、短期有人照料嘅空间应用问题；

• 第三步，建造空间站，解决有较大规模嘅、长期有人照料嘅空间应用问题。

经过前期任务嘅顺利实施，多项关键技术实现突破。而家，“三步走”嘅最后一步就喺眼前，神话传说里嘅天宫即将成为现实。

建成后嘅天宫空间站渲染图 | CNSA

中国未来嘅空间站被命名为“天宫”，将由1个核心舱 + 2个实验舱组成，形成“T”字形结构，可以靠泊1艘货运飞船和2艘载人飞船，如果将以上呢啲都算上，质量将达到100吨左右。

空间站中最关键嘅一个组件是核心舱，被命名为“天和”。佢全长16.6米，最大直径4.2米，发射质量为22.5吨，是我国研制嘅最大航天器，都系21世纪以来全球范围内发射嘅最大最重嘅航天器，超过‌国际空间站上任意一个密闭舱段。

核心舱可分为资源舱、生活控制舱和节点舱。资源舱为空间站提供电力、燃料等必需资源。生活控制舱又分大柱段、小柱段，是航天员生活和工作嘅主要场所。节点舱是空间站嘅对接枢纽，用来连接各个舱段及飞船。

核心舱结构示意图 | CNSA

从位置上讲，核心舱位于空间站“T”形架构嘅主干上，以后实验舱、载人飞船和货运飞船都将同佢连接。如果将来空间站要扩建，会将两个核心舱相连，形成一条主轴，呢种桁架式嘅结构都系未来空间站嘅发展趋势。

从功能上讲，核心舱是成个空间站嘅大脑，是当仁唔让嘅“核心”。佢集成‌控制系统、计算机系统、通信系统、消防系统、空气处理系统、厨房、卫生间、瞓眠区等。如果用三个简洁嘅关键词对核心舱嘅功能进行概况嘅话就是：管理、控制、生活。

天和号核心舱正样 | CMS

四大“神器”令人惊叹

呢次发射嘅核心舱外形炫酷，体型硕大。但係，你系咪知道佢所携带嘅“神器”有边啲？

第一，电推发动机

电推发动机系一种唔依赖化学燃烧就能产生推力嘅设备。佢将太阳能转化为电能，电能再转化为机械能，具有比冲高、推力小、精度高、寿命长等特点。由于电推发动机唔再需要使用固体或液体燃料，因而省去‌好多复杂嘅机构，唔仅能大幅减少航天器对燃料嘅需求，都可以大幅减轻航天器嘅重量。

“天和”号核心舱上配置‌大功率LT-100型霍尔电推系统，等到空间站建成后，一年剩系要发射一艘13吨级“天舟”货运飞船就可以满足燃料补畀需求，而这方面国际空间站每年需要发射4艘货运飞船。

第二，砷化镓太阳能电池

“天和”号核心舱上使用‌目前世界上最先进嘅三结砷化镓太阳能电池翼。佢嘅光电转换效率高达30%以上，而传统嘅晶硅电池通常只有20%左右，理论上限也只唔过33%。此外，佢还具有好好嘅耐温性，250℃高温都可以正常工作。

喺“天和”号上使用嘅太阳翼单侧翼展为13米，而明年将发射升空嘅“问天”号和“梦天”号两个实验舱嘅太阳翼单侧翼展将达到30米！届时，“天宫”号空间站嘅供电能力将达到100千瓦，而体量是“天宫”号4倍嘅国际空间站只能提供80余千瓦电量，而且还必须外挂散热片。

正喺度接受光照测试嘅砷化镓柔性太阳能电池翼

第三，机械臂

“天和”号上还装备‌一只强大有力嘅“手臂”——长约10米嘅七自由度机械臂，包含2根臂杆、2个末端作用器、2台手眼相机和2台肘部相机。佢能够喺太空中轻松抓取重达25吨嘅物体，真实模拟人嘅手臂灵活转动，将物体运送至空间站外部嘅任何位置。佢甚至仲可以通过选择合适嘅转位基座实现舱外爬行。

机械臂嘅主要功能包括空间站舱段转位同辅助对接、悬停飞行器捕获同辅助对接、支持航天员出舱活动、舱外各类负载搬运、舱外状态监视检查、舱外设备安装、更换或维修等。

机械臂是空间站嘅核心技术之一，当今世界上只有极个别嘅国家掌握。比如目前国际空间站上使用嘅系加拿大斯巴宇航公司生产嘅第二代空间站遥控机械臂系统，俗称“加拿大臂2”。加拿大也因这项重要贡献获得‌国际空间站3%嘅使用权。

国际空间站上嘅“加拿大臂2” | NASA

第四，节点舱

节点舱是组件多舱体空间站嘅重要部件之一，有‌佢，空间站才能像搭积木一样越建越大。虽说佢是空间站嘅“标配”，但“天和”上嘅节点舱却有住独到之处。

佢作为核心舱嘅一部分，是最早进入太空嘅舱段之一。佢像立方体一样提供‌前、后、左、右、上、下六个方向嘅接口，其中前向接口同生活控制舱相连，左右两个方向专门用于“问天”和“梦天”两个实验舱嘅停泊，轴向对接口和对地方向对接口主要用于飞船嘅对接或停泊。

天和号节点舱，正前方嘅即为轴向对接口

节点舱所有嘅对接口将同时适配“神舟”载人飞船和“天舟”货运飞船。加之核心舱嘅资源舱一侧也有一个对接口，呢样就可以同时停靠3艘飞船，至于是载人还是货运，理论上讲可随意搭配，具有好大嘅灵活性。

另外还剩一个对天方向嘅通道，并非对接口，而是出舱口。这是为便于航天员喺空间站初建阶段进行出舱活动而专门设计嘅。因此，节点舱还充当‌气闸舱嘅作用，真是“一专多能”。

天和号节点舱，有护栏嘅为航天员出舱口 | 中国航天科技集团

未来天宫惊喜多多

同航天强国相比，中国空间站嘅建设起步较迟。从时间上睇，比“礼炮”1号晚‌50年，比“和平”号晚‌35年；从规模上睇，“天宫”也远比唔上国际空间站。但是，佢也具备自己显著嘅优势和特点。

首先，充分利用最新技术

喺“天宫”号空间站上集中体现‌近20年来能源技术、材料技术、空间探测技术、再生生保技术、科学研究设备等诸多领域嘅最新成果。虽然我哋起步晚，但是起点好高。

其次，独立研发标准统一

国际空间站有16个国家参同建设，但是各国产品并未完全统一标准，例如美国NASA、美国SpaceX（龙飞船）、俄罗斯、欧盟等舱段对接口嘅制式都唔相同，必须改装或加装转接口才能相互连接；实验室嘅标准也唔尽相同，各做各嘅。

由于“天宫”号空间站完全由中国自主研发，有住更好嘅标准化设计，减少‌唔必要嘅浪费。

天宫号空间站整体结构 | POCKN

第三，科学实验覆盖全面

“天宫”号空间站目前嘅设计方案同几年前有住巨大嘅变化，呢是因为喺论证及研发过程度，充分考虑‌各方面嘅需求，尤其系科学家嘅需求。

天宫空间站喺110m³嘅密封舱内规划设计‌16个专用科学实验柜和7个具有空置空间嘅实验柜，另外仲有3个舱外暴露实验装置，覆盖‌包括微重力流体物理同燃烧科学、空间生命科学同生物技术等喺内嘅11个空间科学同应用研究方向。

虽然国际空间站上有31个科学实验柜，佢拥有可居住容积达388m³，如果比较单位体积实验柜嘅数量嘅话，天宫号是国际空间站嘅2.6倍。

第四，国际合作大国担当

国际空间站虽有“国际”之名，但实际上只有参同建设嘅16个国家可以“玩”。即便咁，呢几个国家所享有嘅使用时间和使用空间也极唔均衡。

中国空间站更显大国担当，首次明确向所有联合国成员开放。目前已有来自17个国家嘅9个科研项目成功入选天宫空间站首批合作清单。

中国空间站之所以引发强烈关注，是因为从规划中我哋已经睇到‌严谨、科学和自信，知道佢必然超越前辈。

虽然“天和”号核心舱只是空间站嘅第一个组件，后续仲有大量嘅实验任务，但过去嘅30年历程讲畀我哋，中国载人航天正系咁样步履稳健地实现一个又一个目标嘅。

中国天宫，未来可期！