空间实验室系统

  空间实验室是为实施交会对接任务研制全新航天器,可长期自主飞行、短期有人驻留。2006年3月,载人航天工程空间实验室系统正式成立,首个空间实验室命名为天宫一号,主要任务是:作为交会对接目标,参与交会对接技术试验;为航天员在轨工作、生活提供必要的条件,并保证航天员安全;为开展空间应用、空间科学实验与技术试验提供基本条件;初步建立能够在轨长期可靠运行的载人空间试验平台,为建造空间站积累经验。

  天宫一号采用两舱方案构型,由实验舱和资源舱组成,发射质量约8.6t。实验舱是飞行器的控制舱,也是航天员的工作舱和生活舱,由密封舱和非密封舱两部分组成。密封舱用于接纳航天员短期驻留,提供航天员可活动空间为15m3,非密封舱里安装各种科学实验设备。实验舱前端设置对接口,安装有对接机构、及其测量与通信装置。实验舱外安装了各种不同方向的推进发动机,为天宫一号进行姿态控制、轨道机动提供动力。资源舱是天宫一号的设备舱,资源舱外表面安装有两个太阳电池翼。

  天宫一号在轨运行寿命设计为三年。针对低轨载人航天器飞行环境特性——太阳辐射、大气阻力、原子氧、地球磁场、高能带电粒子、电离层、微流星体及空间碎片等对飞行器的单机性能可能产生的影响,综合考虑推进剂、空气、氧气、饮食饮水和废物收集等资源配置,空间实验室系统以航天员中期在轨驻留为目标,开展了设备材料的长寿命设计,进行了转动部件、材料老化、资源消耗和空间环境影响等25项寿命试验验证,通过采用专用防护板和辐射器结合的空间碎片防护技术,解决了目标飞行器易受空间碎片撞击损坏的难题。

  天宫一号是中国首个低轨道、长寿命航天器,考验了长期无人照料、短期有人驻留的飞行模式,验证了半刚性太阳电池翼、大容量电池组、高压大功率配电等电源技术,攻克了金属膜盒贮箱技术。它作为交会对接目标,与神舟八号、九号、十号载人飞船配合,成功实施一次无人、二次载人交会对接试验,突破和掌握了空间交会对接技术,使中国成为了世界第三个掌握空间交会对接技术的国家。对接后,它对形成的组合体成功实施管理和控制,建成了支持航天员在轨中短期驻留的载人空间试验平台。它的研制和应用成功,达到了用小型空间实验室突破掌握空间站关键技术的预期目的,为中国即将迎来的空间站建设奠定了技术基础。

  2016年9月15日,天宫二号搭载长征二号F T2运载火箭,在我国酒泉卫星发射中心发射升空。

  天宫二号空间实验室采用实验舱和资源舱两舱构型,全长10.4m,最大直径3.35m,太阳翼展宽约18.4m,质量8.6t,设计在轨寿命不小于2年, 在天宫一号目标飞行器备份产品的基础上,为满足推进剂补加验证试验需要,对推进分系统进行了适应性改造;为满足中期驻留需要,对载人宜居环境进行了重大改善。

  天宫二号在轨顺利完成了各项任务:开展了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;接受神舟十一号载人飞船的访问,完成航天员中期驻留,考核面向长期飞行的乘员生活、健康和工作保障等相关技术;接受天舟一号货运飞船的访问,验证推进剂在轨补加技术等。其中最重要的是解决航天员中期驻留太空以及推进剂的补加,这两项技术是未来空间站建成并运行的重要基础。因此,天宫二号承载了中国空间站发展的历史使命。