“天宫号空间站”——中国的空间站计划全解读

任务概述

中国的空间站计划，最终目标是在低地轨道自主建设一个常驻的大型空间站，约60~180吨级。该计划分两个阶段进行，试验阶段于2011~2020年进行，包括天宫一号目标飞行器、天宫二号空间实验室，2020年之后开始正式组建常驻的“天宫号”空间站。

预计运营十年以上，至少采用三个轨道舱组成。将先发射无人空间实验室，而后再用运载火箭将载人飞船送入空间，与停留在轨道上的实验室交会对接，航天员从飞船的附加段进入空间实验室，开展工作。

航天员的生活必需品、工作所需的材料和设备均由货运飞船运送。载人飞船停靠在实验室外，作为应急救生飞船，如果实验室发生故障，可随时载航天员返回，航天员工作完成后，也可乘飞船返回。

2011年9月29日，第一个先导试验型的空间站“天宫一号”于酒泉卫星发射中心成功发射。2016年9月15日，酒泉卫星发射中心成功发射“天宫二号”。预计将于2021年左右开始在轨组建自己的载人空间站，并开展大规模的空间试验。

试验阶段

根据载人航天工程的任务规划，中国在2011年9月29日发射了“天宫一号”目标飞行器，在2016年9月15日发射了“天宫二号”空间实验室，另外发射了4艘飞船——无人的“神舟八号”和载人的“神舟九号”、“神舟十号”、“神舟十一号”，进行交会对接试验。

命名

中国的大型常驻空间站定名“天宫号空间站”。经过公众的投稿，同时结合科研人员与专家的意见，中国载人航天办公室于2013年10月底正式对外宣布了中国的载人空间站被命名为——“天宫”，货运飞船被命名为——“天舟”，实验舱I、II分别被命名为“问天”和“梦天”，此外，对各组成舱段也做了命名。

组成和布局

空间实验室采用两舱构型，分别为实验舱和资源舱：

实验舱：由密封的前锥段、柱段和后锥段组成：实验舱前锥段安装一个对接机构，以及交会对接测量和通信设备，支持与飞船的交会对接；柱段可保证舱压、温湿度、气体成分等航天员必须的生存条件，可用于航天员驻留期间在轨工作和生活；后锥段安装再生生保等设备，就是利用物理化学方法，将航天员代谢废物的回收利用以及吸附剂的循环使用；

资源舱：为轨道机动提供动力，为飞行提供能源。

基本构型

天宫号空间站的基本构型由一段核心舱和两段实验舱组成“Ｔ”字体，两段实验舱分别长期停靠在核心舱的左右两端，货运飞船以及载人飞船分别对接于核心舱前后两端。

核心舱：“天和号”核心舱，由长征五号乙从文昌发射。取名自天枢与太和，寓意天地人和。舱外设置一架大型机械臂，前端包括一段六接口的节点舱，同时充当空间站进出太空的主要气闸舱。

实验舱I：“问天号”实验舱，由长征五号乙从文昌发射，控制与实验应用舱，舱外设置一架小型机械臂。

实验舱II：“梦天号”实验舱，由长征五号乙从文昌发射，专用应用舱。

空间天文台：“巡天号”空间天文台。

货运飞船：“天舟号”货运飞船，由长征七号从文昌发射。无人货运飞船，用于补给空间站以及废物排除等任务。

载人飞船：“神舟号”载人飞船，由长征二号F从酒泉发射。载人飞船，用于航天员的运输和应急返回等任务。

计划于2021年左右发射核心舱，2023年前完成实验舱II的对接组建。每组航天员驻扎6个月后与下一组航天员进行轮替，完成持续的空间常驻任务。乘员人数为2~3人，设计寿命在10年，规模达到80吨。

扩展构型

天宫号空间站的基本构型成功组建后，可根据需求，在核心舱的前端增建三舱组成空间站“十”字的扩展构型，三段扩展舱A、B、C处于核心舱的前端，组成小“Ｔ”字型。

扩展舱A后端与核心舱前端对接，扩展舱B和C与扩展舱A前端的左右处对接。载人飞船对接于扩展舱A的正前端。可依据需求增配第二艘载人飞船以备紧急返回使用，对接于核心舱前端下方。长期乘航天员人数提高到3~6人，最大规模可达180吨。

任务目标

进一步掌握飞行器空间交会对接技术；突破航天员中期驻留、飞行器长期在轨自主飞行、再生式生保和货运飞船补加等关键技术；验证天地往返运输飞船的性能和功能；进行一定规模的空间应用试验。

任务进度

“天宫一号”飞行器，2011年9月29日从酒泉由长二F发射，先后与无人的“神舟八号”以及载人的“神舟九号”、“神舟十号”对接，成功完成了航天员的短期驻扎任务并且掌握了空间交会对接技术。

“天宫二号”空间实验室，2016年9月15日从酒泉由长二F发射，先后与载人的“神舟十一号”以及无人的“天舟一号”货运飞船对接，成功完成航天员中期驻扎任务及掌握空间补给技术。

“天宫号”空间站，预定于2021年~2022年组建。计划于2021年~2022年间，从文昌由长五乙依次发射“天和号”核心舱、“问天号”实验舱及“梦天号”实验舱三段空间舱，并在空间组合成“天宫号”空间站的基本型“T”字型，并与多艘“天舟号”货运飞船和“神舟号”载人飞船对接，以完成常驻任务，每组航天员驻扎6个月后进行轮替。

此后还可能在基本型的基础上增加三舱，构成空间站的扩展型——“十”字型。空间站基本型重约60吨，将拥有10年的设计寿命、两架机械臂（大型安置在“天和号”核心舱外、小型在“问天号”实验舱外）。