天宫系列-“天宫”是我国的空间实验室

 

“天宫”是我国的空间实验室，是空间站的前期，相当于太空基地。我国目前还没有空间站。空间站是一种可供多名航天员巡访、长期居住和工作的航天器。我国目前只有“天宫一号”和“天宫二号”。

“天宫一号”是中国第一个目标飞行器，于2011年9月29日在酒泉卫星发射中心由长征二号FT1火箭运载成功升空。

“天宫二号”，是继“天宫一号”后中国自主研发的第二个空间实验室，也是中国第一个真正意义上的空间实验室，于2016年9月15日在酒泉卫星发射中心发射成功。

迄今为止，“天宫”系列与“神舟”系列实现了四次对接，分别是2011年11月3日“天宫一号”与“神舟八号”成功对接，2012年6月18日“天宫一号”与“神舟九号”成功对接，2013年6月13日“天宫一号”与“神舟十号”成功对接，以及2016年10月19日“天宫二号”与“神舟十一号”自动交会对接成功。

天宫一号主要用于验证空间交会对接技术

“天宫一号”空间实验室在组装厂房时的视频截图，图中“异体同构”对接机械机构清晰可见。

中国航天业内将天宫一号称为“目标飞行器”，它实际上是天宫系列空间实验室的原型。与天宫二号、三号相比，天宫一号主要用于技术验证、基本不会承担空间科学试验任务，所以业内仅将其称为“目标飞行器”。但为了对整个工程规划表述更清楚，我们在文章里仍直接将其称为“空间实验室”。

天宫一号的组成

天宫一号空间实验室长10.4米、最大直径3.35米、重量约8.5吨，采用两舱结构，分别是实验舱和资源舱。实验舱本体分为前锥段、圆柱段和后锥段；密封的前锥段和柱段为航天员短期驻留提供了在轨生活工作空间，可容纳3名航天员生活；后部非密封的后锥段安装再生生保设备；在前锥段前部还装有空间交会对接设备。资源舱则包括发动机和电源装置等，外部安置太阳翼，用于提供轨道与姿态控制、电力能源供应、热控环控。天宫一号目标飞行器将使用折叠式的5片太阳能电池板，这是中国中低轨道航天器最复杂的太阳翼设计。

天宫一号的任务

根据现有报道，天宫一号将由长征2F火箭发射，轨道高度约400千米，轨道倾角约42~43度，属于低轨航天器。这次天宫一号发射，最重要的任务是验证空间交会对接技术。天宫一号上的交会对接设备由上海航天技术研究院研制，包括测量系统、对接机械装置等。天宫一号在交会对接过程中属于“目标飞行器”，上面的测量设备包括信标、应答器、通讯设备，帮助神舟八号无人飞船等“追踪飞行器”上的微波雷达、激光雷达和目视光学瞄准器完成捕获和对准。神舟飞船会逐步靠近天宫一号，当两者距离为零时，两者的对接机械装置会连接起来，成为一个组合飞行体。

神州八号与天宫一号对接飞行一段时间后，还将与天宫一号分离、返回地面。天宫一号继续完成低轨道长期自主运行的技术试验，为以后的空间站建造积累经验。天宫一号的在轨寿命是2年，在神八之后，中国还会发射神舟九号、十号飞船与天宫一号对接，继续积累空间交会对接经验，神舟九号、十号还可能是载人飞船，实施载人对接。在达到2年设计寿命后，天宫一号将执行主动离轨机动，再入大气层安全销毁。

天宫二号与天宫三号

天宫系列空间实验室将与多艘神舟载人飞船进行交会对接，为未来大型、长久空间站进行技术积累。左为天宫系列空间实验室、右为神舟飞船。

在天宫一号完成任务后，中国载人航天工程还将发射两个空间实验室，分别为天宫二号和天宫三号。它们将仍然运行在高度400公里、倾角42~43度的近地轨道上，这主要是为了适应酒泉发射中心的发射轨道。天宫二号、三号空间实验室将于五艘飞船进行交会对接，包括天宫二号时期的两艘载人飞船和天宫三号时期的两艘载人飞船与一艘货运飞船。

天宫二号的组成结构应该与天宫一号类似，在实验舱里新增空间科学实验设备，进行多种空间科学实验。天宫三号要与货运飞船对接，在资源舱后端会增设与货运飞船对接的装置。另外，未来大型空间站的核心舱带有一个对接舱，所以天宫二号或天宫三号也可能带有对接舱，进行先行测试。

天宫二号的任务

天宫二号空间实验室将主要开展地球观测、空间科学观测和航天医学等应用与实验，同时伴星二号也将在天宫二号飞行期间进行各项空间飞行实验。在基础科学研究方面天宫二号还将展开国际合作，搭载与瑞士、法国和波兰合作研制用于γ射线暴、γ射线偏振测量的POLAR探测器。

天宫三号的任务

天宫三号空间实验室将主要用于验证再生生保技术，同时还将使用货运飞船进行在轨补给燃料试验，延长天宫三号空间实验室的寿命。突破再生生保长时间运行的关键技术，外加轨道寿命的延长，航天员在天宫三号将验证中期在轨驻留能力，开展更多的空间应用和科学试验，尤其是航天医学实验，研究失重对于人体生理系统的影响。

新的货运飞船大致上是以天宫系列空间实验室为基础，通过保留资源舱，将实验舱改为加压、非加压货舱，将在海南文昌发射场使用新的长征2F/H火箭进行首次发射。我们在后面的文章还会详细介绍。