天宫一号(微博)与神舟八号飞船交会对接模拟图
【中国载人航天工程网】天宫一号近日全面完成各项在轨试验任务,正式终止数据服务,目前仍在其设计轨道飞行。天宫一号在轨运行1630天,不但完成了既定使命任务,还超设计寿命飞行、超计划开展多项拓展技术试验,为空间站建设运营和载人航天成果应用推广积累了重要经验。
不辱飞天使命 出色完成交会对接任务
天宫一号是我国自主研制的首个载人空间试验平台,全长10.4米,最大直径3.35米,内部有效使用空间约15立方米,可满足3名航天员在舱内工作和生活需要,设计在轨寿命两年。
2011年11月3日,天宫一号与神舟八号飞船成功完成我国首次空间飞行器自动交会对接任务,并进行了二次自动交会对接。我国也由此成为世界上第三个独立掌握航天器空间交会对接技术的国家。
在此之后,天宫一号出色地完成了与另外两艘神舟飞船4次交会对接的使命。2012年6月,天宫一号与神舟九号飞船成功进行首次载人交会对接,景海鹏、刘旺、刘洋三名航天员首次进入天宫一号。在轨飞行期间,航天员刘旺操控飞船与天宫一号对接,实现了首次手控交会对接。在2013年6月神舟十号的对接任务中,天宫一号承担了更多使命:聂海胜、张晓光、王亚平三名航天员对天宫一号进行在轨维护,并开展“太空授课”、航天器绕飞交会试验、中短期在轨驻留等。
为了充分发挥天宫一号的综合效益,2013年6月神舟十号飞船返回后,我国科学家针对天宫一号超设计寿命飞行的特点,综合考虑飞行器自身的平台状态和设备功能,以及我国后续载人航天技术试验验证需要,科学制定天宫一号飞行任务规划,精心运营维护,严密实施监控,先后进行了多项拓展技术试验和验证。
试验成果丰硕 为后续任务提供经验
天宫一号与载人飞船对接的短期飞行,是未来空间站长期载人飞行的过渡阶段,飞行产品的可靠性是最重要的考核依据。三次任务的完成,从技术层面突破了很多关键技术。最主要的是突破和掌握了交会对接这一关键技术,掌握了组合体控制技术,也验证了在轨中长期飞行的生命保障技术。天宫一号在轨三年的飞行期内,也对近地轨道空间环境对载人航天器的影响进行了充分验证。这些都是为天宫二号的研制提供了经验。

航天员在天宫一号舱内开展太空授课活动
天宫一号和神舟九号、神舟十号两次组合运行,六名航天员参加飞行任务,航天员在飞行程序执行、飞行平台照料方面之外,还按照计划完成了多项航天医学实验任务,其中包括利用失重装置开展了心血管的调节和高级脑功能实验,失重条件下细胞学的研究实验,以及噪声测量、气体质量采样等相关实验。这些实验为未来更深层次的空间探索积累了大量科学实验数据,也为航天员长期飞行探索了重要途径。
此外,天宫一号还通过开展平台冗余设计和设计潜力验证试验、载荷相关功能验证和新模式探索试验,以及测控相关试验,为空间站设计研制和长期可靠运行积累了宝贵的数据和经验;通过天宫一号运营管理实践,不断探索总结、改进完善,形成了科学合理的运营管理模式和高效顺畅的组织运行机制,为空间站运营管理积累了宝贵经验、奠定了坚实基础。
注重综合应用 服务民生与未来

天宫一号传回的甘肃省酒泉市金塔县南部附近高光谱全色影像(局部)
天宫一号在轨运营期间,以国民经济建设和社会发展为目的开展了多项空间应用,同时为载人航天成果应用推广做出了有益尝试。
天宫一号装载的高光谱成像仪先后获取了北京、天津、上海等大城市,以及我国西部地区荒漠化、三江流域水文生态等重点地区的观测数据,为国土资源调查、海洋应用、林业应用、城市环境监测、水文生态监测和应急灾害监测等领域的应用研究提供了有力支撑。目前,高光谱成像仪已成功应用于矿产、林业、海洋等地球环境监测研究。
除地球环境监测外,天宫一号还开展了空间环境探测和复合胶体晶体生长实验。空间环境探测主要是为了飞行器安全保障而设置的,包括带电粒子探测、大气成分探测、电离层扰动探测。胶体晶体生长是以理论科学研究为主的实验,它主要研究复合胶体晶体在微重力空间中结晶和相变动力学的过程。通过天地比对实验,为未来空间材料、地面新材料的制备奠定了良好的基础。
为注重综合应用效益发挥,天宫一号空间应用推广服务平台于2014年3月开通运行,为国内公益用户和国内外商业用户,以及个人公众用户提供了大量有价值的天宫一号应用数据及服务。在公益使用方面,已经为包括国土资源部、农业部、交通运输部、住建部以及海洋局、地震局等在内的十几个部委,以及全国20余所高校提供服务。该举措在积极为经济科技发展和社会公益服务的同时,也在商业化推广应用机制方面进行了多方位探索,为载人航天成果应用推广做出了有益尝试。
天宫二号“接力” 载人航天再启新征程
在“十三五”开局之年,我国载人航天工程也进入一个全新的发展阶段。按计划,天宫二号空间实验室将于2016年第三季度发射,随后与搭载两名航天员的神舟十一号飞船对接,2017年上半年,天宫二号还将与天舟一号货运飞船对接。同时,作为发射货运飞船的我国新一代运载火箭长征七号,也将于今年6月在我国新建的海南发射场进行首飞试验。

长征七号运载火箭
作为目标飞行器,天宫一号任务的主要目标是突破交会对接技术、组合体管控以及航天员中期驻留,这些都属于先期技术验证。天宫二号“接力”天宫一号,将是真正意义上的空间实验室。虽然两者外形完全相同,但天宫二号内容变化很大,也将承担不同任务。天宫二号将验证航天员中期驻留等空间站建造与运营的关键技术,突破和掌握货运飞船交会对接以及推进剂补加等技术,并为系统开展空间科学实验提供更强的载荷支持能力。
天宫二号,将实现航天员驻留太空30天;
天宫二号,将搭载全球第一台冷原子钟;
天宫二号,将进行‘从种子到种子’的植物全生育发展过程实验;
天宫二号,将试验从太空分发量子密钥;
天宫二号,将搭载中瑞联合研制的伽马暴探测设备,探索宇宙奇观;
天宫二号,将开展材料制备试验,研究纳米复合光学材料、高性能热电转换材料、高性能合金材料等等…….
2016,“天宫二号”继往开来,将引领载人航天踏上新征程,进入应用发展新阶段!

(作者:钟在天)