天宮高閣上何頻　每上令人耳目新

今（2021）年6月17日上午9時22分，長征二F遙十二運載火箭在酒泉衛星發射中心搭載「神舟十二號」太空船以及聶海勝、劉伯明、湯洪波三位太空人成功起飛，進入環繞地球低軌道（LEO）。當天下午3時54分，「神舟十二號」與已經在軌飛行一個多月的「天和一號」核心艙完成自主交會對接。6時48分，聶海勝等三位太空人進入中華民族第一個太空站，「天宮」太空站的核心艙。就長期駐留太空而言，人類目前還沒有超過LEO，中華民族此刻已追平，在某些方面還超越了先進國家。

以人類現有技術，太空站不同艙段必須多次發射入軌，然後由太空人在軌道上組合、檢測不同的艙段成為太空站。中華民族在建設太空站方面分成三大階段。首先必須掌握人員搭乘太空船安全往返地面與軌道之間的技術，這是1992年啟動計畫，到2003年楊利偉首次上太空。然後必須掌握人員進出在軌飛行的太空船並在艙外行走和工作的技術，此外還有載人太空船與太空站的艙段、貨運太空船等太空飛行器在軌對接和分離的技術。2008年，「神舟七號」太空人實現中華民族太空人首次在軌出艙活動。中國載人航太計畫第二階段成功實施了10次交會對接和分離，為在軌組建太空站打下堅實的技術基礎。如今，太空站的建設已經開始。以上這些只是概要敘述。細節多到幾本書也說不完，光是出艙的航太服就有一長串技術問題必須解決。更別提遙測、通信保障、人控交會對接、自動快速交會對接、太空站的生命維持系統（水和氧氣的再生利用，甚至種植糧食）、太空站的調姿和變軌推進系統（比如核心艙的霍爾電磁推力器）、高效率太陽能板發電系統等。

「天宮」太空站最先發射入軌的是「天和一號」核心艙。2021年4月29日11時23分，長征五號乙遙二運載火箭在海南文昌航太發射場發射「天和」升空，並且在949秒後成功進入LEO軌道。「天宮」太空站的基本架構呈丁字形：直的一豎是「天和」系列核心艙，橫的兩半邊分別是「問天」實驗艙、「夢天」實驗艙。前述三個艙段的交會部是核心艙最前部的節點艙。節點艙是一具有六個開口和艙蓋的球殼狀結構，上面天頂方向一個氣閘艙口容許太空人出去到太空站外面；後方通往核心艙；左右各一個通往實驗艙；前端一個軸向對接靠泊口；下方還有一個朝向地面的側向靠泊口。核心艙的前半段小柱體直徑小於後半段大柱體，而且大柱體尾部還有艙口可以對接太空船。「天和」核心艙的體型和內部容積大於國際太空站的任何一個艙段。一個「天和」核心艙全部三個靠泊口都是內徑80cm的異體同構靠泊口（不同的太空船各自靠泊口的結構是相同的，在緊急救援時尤其有利），可以相容中國任何型號的載人太空船或者貨運太空船。華府主導不接納中國參與的國際太空站（ISS）10個艙段雖然有六個載人太空船靠泊口，但只有兩個適用「異體同構」對接裝置。國際太空站還有兩個貨運太空船靠泊口，內徑為120cm，不適用載人太空船內徑80cm的對接靠泊口。

今年5月29日20時55分，搭載「天舟二號」貨運太空船的長征七號遙三運載火箭，在海南島文昌航太發射場點火發射，約604秒後，太空船與火箭成功分離，精確進入預定軌道。21時17分，太陽能帆板兩翼順利展開工作，發射取得圓滿成功。本次任務也是「天舟」貨運太空船和長征七號運載火箭組成的太空站貨物運輸系統的第一次應用性飛行。5月30日5時01分，「天舟二號」貨運太空船與「天和」核心艙完成了全自主快速交會對接。「天舟二號」搭載了6.5公噸物資預置在太空站等候太空人抵達之後使用。然後才是6月17日發射三位太空人前往核心艙。

「天和」核心艙直立時，全高約16.6公尺，全重約22噸，內部容積約50m³，大於ISS的任何艙段。「天和」能夠支持三位太空人長期生活和工作，在組員換班時能夠短期支持六位太空人。核心艙分為三個主要部分，頂部是節點艙，中間的小柱段是圓筒形的生活、控制艙，下方的大柱段是資源艙。節點艙外部最寬部分估計約2.8公尺，高度約3.5公尺。生活、控制艙外徑約2.8公尺、長度約5.15公尺（不含資源艙連接部）。資源艙外徑約4.2公尺、長度約7.95公尺，其底部設置一個太空船對接口。核心艙外部配備有大型機械臂，能夠在太空中抓取25噸的物體。實驗艙長度，最大外徑分別與去掉節點艙的核心艙近似，其內部可容納實驗裝置，而且設有氣閘出艙口，可供人員和器材出艙。在必要時，太空人能夠從任一實驗艙接管整個太空站。任何一個核心艙和實驗艙配置的太陽能發電功率都超過整個ISS的太陽能發電功率。各艙都有自己的調姿和變軌推進系統，包括核心艙配備的霍爾電磁推力器。

為了完成「天宮」太空站基本建設，在「神舟十二」之後的發射任務包括；「天舟三號」運送物資；「神舟十三」運送換班太空人；驗證核心艙完全正常後發射「問天」實驗艙；「天舟四號」運送物資；「神舟十四」運送換班太空人；發射「夢天」實驗艙；「天舟五號」運送物資；「神舟十五」運送換班太空人。若一切正常，「天宮」太空站基本建設在2022年底之前就會完成。「天宮」因為後發優勢，很多方面的技術都優於ISS，但是仍應不斷追求進步。此外，中國已在2020年5月5日成功發射與收回下一代載人太空船試驗船，其上行物資運送能力達到4公噸，乘坐人員可達6或7人，遠大於「神舟」系列。更強的載人太空船將會有助「天宮」太空站的運行和進步發展。

ISS快則2024年，慢則2028年達其壽限。此後，中華民族的「天宮」太空站有可能在一段時期內是人類唯一可用的太空站。目前已有17個國家排隊申請，派遣太空人去未來竣工的「天宮」太空站從事科研工作。華府也想加入，但已被拒絕，真是剛剛好啊！◆