航天时代•中国空间站•三步走战略

                                                       2021-07-13   青野云麓

空间站作为长期在轨运行的“太空母港”，是人类历史上规模最大的航天器，可满足航天员长期在轨生活 工作，其天然的高真空、微重力、超洁净环境也可以充分用于开展各类科学技术研究，推动科学技术进步。

因此，空间站已经成为衡量一个国家经济、科技和综合国力的重要标志，受到各航天大国的高度重视。我国自上世纪90年代初正式启动载人航天工程，采取“三步走”实施战略。目前，中国空间站由我国自主建造，在轨设计寿命不小于10年，实现了产品全部国产化，部组件全部国产化，原材料全部国产化。

有了中国空间站，就意味着中国人在太空有了一个“家”。空间站系列文章将为您介绍这个大“家”的由来。

中国空间站

中国空间站（天宫空间站，英文名称：Chinese Space Station）一般指的是中华人民共和国计划中的一个空间站系统。预计在2022年前后建成。空间站轨道高度为400~450公里，倾角42~43度，设计寿命为10年，长期驻留3人，总重量可达90吨，以进行较大规模的空间应用。

1992年，中国政府就制定了载人航天工程“三步走”发展战略，建成空间站是发展战略的重要目标。

2021年5月，空间站天和核心舱完成在轨测试验证。5月29日晚，我国在海南文昌航天发射场准时点火发射天舟二号货运飞船。这是空间站货物运输系统的第一次应用性飞行。

2021年6月17日9时22分，搭载神舟十二号载人飞船的长征二号F遥十二运载火箭，在酒泉卫星发射中心点火发射此后。6月17日15时54分，神舟十二号载人飞船与天和核心舱完成自主快速交会对接。6月17日18时48分，航天员聂海胜、刘伯明、汤洪波先后进入天和核心舱，标志着中国人首次进入自己的空间站。后续，航天员乘组将按计划开展相关工作。7月4日，神舟十二号航天员进行中国空间站首次出舱活动。

发展历史

1992年，中国政府就制定了载人航天工程“三步走”发展战略，建成空间站是发展战略的重要目标。

中科院院士、中科院力学所研究员胡文瑞在做客上海科协大讲坛时表示，按照载人航天阶段性规划，中国空间站有望于2022年投入运转，而根据空间站“五舱”结构，首舱或可在2018年前后上天。

空间站工程将继续使用已有的神舟飞船、长征2F火箭、发射场和着陆场。大型空间站的舱室将由正在开发的长征五号火箭发射，核心舱和两个实验舱都是密封加压舱，核心舱前部的5个对接口平时与一艘神舟飞船、两个空间实验舱（即梦天、问天）以及货运飞船天舟对接，最后留有1个对接口供宇航员出舱活动使用。

建设大型空间站是中国载人航天三步走战略的第三步，这个阶段中国将掌握近地轨道空间组装、近地轨道长时间有人驻留等技术。

中科院空间应用工程与战略规划研究室副主任张伟表示：“我国载人航天事业在2020年将进入载人空间站阶段，神舟系列载人飞船、天舟一号货运飞船、核心舱天和以及实验舱梦天、问天已箭在弦上。到2024年，（上述空间站）有望成为全世界唯一在轨运行的空间站。”

长征五号B运载火箭首飞成功后，我国将先后发射天和核心舱、问天实验舱和梦天实验舱，进行空间站基本构型的在轨组装建造；期间，规划发射4艘神舟载人飞船和4艘天舟货运飞船，进行航天员乘组轮换和货物补给。中国空间站核心舱已完成正样产品总装，问天实验舱和梦天实验舱正在开展初样研制；空间科学应用载荷已陆续转入正样研制，执行空间站建造阶段四次飞行任务的航天员乘组已经选定，正在开展任务训练。我国第三批预备航天员选拔工作将于2020年7月前后完成。

2021年2月16日，从中国载人航天工程办公室获悉，执行中国空间站建造阶段载人飞行任务的首批航天员乘组已进入强化冲刺训练阶段；经过一年的艰苦训练，已基本完成预定科目训练，正在着重开展出舱活动等训练。

2021年6月16日上午，神舟十二号载人飞行任务新闻发布会在酒泉卫星发射中心召开。中国载人航天工程办公室主任助理季启明介绍说，神舟十二号载人飞行任务作为我国空间站阶段的首次载人飞行，神舟十二号载人飞行任务承上启下，十分关键。总体来看，神舟十二号载人飞行任务有四大特点，将为后续空间站建造及应用发展奠定坚实基础，积累宝贵经验。

2021年6月17日9时22分，搭载神舟十二号载人飞船的长征二号F遥十二运载火箭，在酒泉卫星发射中心点火发射。此后，神舟十二号载人飞船与火箭成功分离，进入预定轨道，顺利将聂海胜、刘伯明、汤洪波3名航天员送入太空，飞行乘组状态良好，发射取得圆满成功。

2021年6月17日，据中国载人航天工程办公室消息，神舟十二号载人飞船入轨后顺利完成入轨状态设置，于北京时间2021年6月17日15时54分，采用自主快速交会对接模式成功对接于天和核心舱前向端口，与此前已对接的天舟二号货运飞船一起构成三舱（船）组合体，整个交会对接过程历时约6.5小时。这是天和核心舱发射入轨后，首次与载人飞船进行的交会对接。

北京时间2021年6月17日18时48分，航天员聂海胜、刘伯明、汤洪波先后进入天和核心舱，标志着中国人首次进入自己的空间站。后续，航天员乘组将按计划开展相关工作。

建成时间

中国空间站

2014年9月10日，第27届太空探索者协会年会在北京召开。年会中方组委会主席杨利伟称，中国在2016年9月15号发射天宫二号空间实验室，随后2016年10月下旬发射神舟11号载人飞船和天舟一号货运飞船，并与“天宫二号空间实验室”对接，将在2022年前后完成中国空间站的建造。

中国航天科技集团董事长雷凡培在中国航天事业创建60周年之际透露，中国计划2018年前后发射空间站试验性核心舱，2022年前后发射20吨级舱段组合的空间站。到2024年国际空间站退役并坠毁时，中国有可能成为全球唯一拥有空间站的国家。

雷凡培表示，中国空间站建设方案已确定。空间站包括一个核心舱和两个实验舱，有多个交会对接口，能实现多飞行器同时对接。2018年前后，空间站试验性核心舱将由长征五号重型运载火箭送入轨道。2022年前后，我国将研制并发射基本模块为20吨级舱段组合的空间站。

2017年4月20日，中国载人航天副总指挥史张育林接受采访表示，空间站任务进展顺利，核心舱和两个实验舱都按照计划加紧研制，总体上讲，各项研制工作的关键技术均已突破，初样阶段的工作正有序进行。按照计划，在2019年左右要进行核心舱的发射。

空间站建成后，每年与载人飞船、货运飞船对接若干次进行补给，在400公里左右的轨道高度上维持设计寿命十年的运行。届时，中国将成为继俄罗斯之后，以一国之力独自完成空间站建设的国家，航天员在空间站驻留可达一年以上。

目标任务

按照空间站建造任务规划，2021年和2022年我国将接续实施11次飞行任务，包括3次空间站舱段发射，4次货运飞船以及4次载人飞船发射，于2022年完成空间站在轨建造，实现中国载人航天工程三步走发展战略第三步的任务目标。

开展能力

空间站拟按长期载3人状态设计，运营阶段每半年由载人飞船实施人员轮换，而初期将采用人员间断访问方式。载人空间站建成后，将成为中国空间科学和新技术研究实验的重要基地，在轨运营10年以上。

中国载人航天工程第三步的空间站建设，初期将建造三个舱段，包括一个核心舱和两个实验舱，每个规模20多吨。基本构型为T字形，核心舱居中，实验舱Ⅰ和实验舱Ⅱ分别连接于两侧。

核心舱前端设两个对接口，接纳载人太空船对接和停靠；后端设后向对接口，用于货运飞船停靠补给。站上设气闸舱用于太空人出舱，配置机械臂用于辅助对接、补给、出舱和科学实验。

随后，空间站运营期间，最多的时候，将有一艘货运飞船、两艘载人飞船。整个系统加起来将达90多吨。

中国空间站具备开展能力。在运营阶段，将可以根据科学研究的需要增加新的舱段，扩展规模和应用能力。

空间站的一个核心舱和两个实验舱，将由大型运载火箭长征五号B发射；货运飞船和载人飞船增加则由中型运载火箭长征七号发射。

中国载人航天工程办公室负责人称，自发布之日起，中国载人航天工程启用新的标识，载人空间站及货运飞船有关文件与宣传文稿一律使用新的规范名称和代号。

节能典范

中国空间站研发面临很多技术上的挑战，将以更先进的控制技术、能源技术、再生技术，将空间站打造成节能典范。

要为航天员的生活、工作、实验提供很好的条件，保证满足空间科学研究的需要，相应对空间站规模和性能提出要求。这就需要利用最新的科技成果，提高空间站对人的保障能力；掌握更好的控制技术，进一步提升空间站姿态稳定度、微重力水平。

空间站要长期运营，需考虑经济性问题，如何通过绿色、再生技术等，提高空间站物资循环利用率，减少地面补给需要，实现资源再利用，譬如，用废水、尿液制造氧气，对二氧化碳等人体废弃物进行的再生去除等。

空间站还需要更大规模的供电能力。光电和太阳能在地面都有应用，空间上会更重视利用太阳能发电，进一步提高太阳电池发电效率，提高储能电池效率及寿命、可靠性安全性。

文明进步

2022年空间站建好后，将随即投入正常运营，开展科学研究和太空实验，促进中国空间科学研究进入世界先进行列，为人类文明发展进步作出贡献。考虑到当前需求和耗费等因素，中国不搞国际空间站这么大规模的空间站,考虑的规模是适度的，可以满足重大科学研究项目的需要，而扩展能力的设计将使我们能根据科学前沿的发展需求，提供更为强大的支持能力。

中国空间站建设将瞄准掌握空间站建造技术，用与时代同步的技术，建造有中国特色、时代特征的空间站。中国的空间站也将为全球科学家提供科学研究和实验机会，满足最新最好的空间探索及空间资源利用等科研需要，使中国载人航天发展进入探索科学前沿、开发空间资源、造福人类社会的新阶段。

建造情况

建设规划

1992年9月21日，中国政府决定实施载人航天工程，并确定了三步走的发展战略。

第一步，发射载人飞船（即神舟号飞船），建成初步配套的试验性载人飞船工程，开展空间应用实验；

第二步，在第一艘载人飞船发射成功后，突破载人飞船和空间飞行器的交会对接技术，并利用载人飞船技术改装、发射一个空间实验室，解决有一定规模的、短期有人照料的空间应用问题；

第三步，建造载人空间站，解决有较大规模的、长期有人照料的空间应用问题。

建造历程

2008年9月，神舟七号升空，实现航天员太空行走；

2011年9月，天宫一号空间实验室发射升空。

2011年11月神舟八号发射升空，实现无人对接。

2012年6月神舟九号发射成功，实现中国首次载人交会对接。

2013年6月神舟十号发射成功，完成再一次载人交会对接任务。

2014年9月10日，杨利伟称，将在2022年前后完成中国空间站的建造。

2016年9月天宫二号空间实验室发射升空。

2016年10月神舟十一号载人舱发射升空，与天宫二号对接。

2016年，联合国与中国载人航天工程办公室签署《利用中国空间站开展国际合作谅解备忘录》，商定利用中国空间站为各国提供科学实验机会，并在未来为他国航天员或载荷专家提供在轨飞行机会。

2017年3月2日，全国政协委员、中国航天科技集团公司科技委主任包为民表示，中国空间站核心舱已于2016年底完成总装，进入整舱测试阶段，预计2018年发射升空。

2017年4月20日天舟一号货运飞船发射升空，完成与天宫二号对接和推进剂补加试验。

2019年6月12日，中国载人航天工程办公室和联合国外层空间事务办公室在维也纳联合宣布，来自17个国家的9个项目从42项申请中脱颖而出，成为中国空间站科学实验首批入选项目。这标志着中国空间站国际合作进入新阶段。

2019年11月17日，中国载人航天工程总设计师、中国工程院院士周建平在第四届（2019）中国人因工程高峰论坛上说，中国将在2022年前后完成空间站建造并开始运营，空间站的近期规模为100吨，可载3人。

2020年5月5日18时，为中国载人空间站工程研制的长征五号B运载火箭，搭载新一代载人飞船试验船和柔性充气式货物返回舱试验舱在文昌航天发射场点火升空，首飞任务取得圆满成功，为中国空间站在轨建造任务奠定了重要基础。

2020年10月1日，第三批18名预备航天员加入航天员队伍，包括7名航天驾驶员、7名航天飞行工程师和4名载荷专家，他们参加空间站运营阶段各次飞行任务。

2021年1月，中国空间站天和核心舱、天舟二号货运飞船、空间应用系统核心舱任务，分别顺利通过主管部门组织的出厂评审，标志着中国空间站建造即将转入任务实施阶段。

2021年4月23日上午，空间站天和核心舱与长征五号B遥二运载火箭组合体在中国文昌航天发射场垂直转运至发射区，意味着中国空间站建设大幕已经开启。

2021年4月29日11时，长征五号B遥二运载火箭搭载空间站天和核心舱，在海南文昌航天发射场发射升空。

空间站的基本组成

中国空间站包括核心舱、实验舱梦天、实验舱问天、载人飞船（即已经命名的“神舟”号飞船）和货运飞船（天舟一号飞船）五个模块组成。各飞行器既是独立的飞行器，具备独立的飞行能力，又可以与核心舱组合成多种形态的空间组合体，在核心舱统一调度下协同工作，完成空间站承担的各项任务。

核心舱

全长约18.1米，最大直径约4.2米，发射质量20-22吨。核心舱模块分为节点舱、生活控制舱和资源舱。

主要任务包括为航天员提供居住环境，支持航天员的长期在轨驻留，支持飞船和扩展模块对接停靠并开展少量的空间应用实验，是空间站的管理和控制中心。 [16] 

核心舱有五个对接口，可以对接一艘货运飞船、两艘载人飞船和两个实验舱，另有一个供航天员出舱活动的出舱口。

实验舱

全长均约14.4米，最大直径均约4.2米，发射质量均约20-22吨。

空间站核心舱以组合体控制任务为主，实验舱II以应用实验任务为主，实验舱I兼有二者功能。实验舱I、II先后发射，具备独立飞行功能，与核心舱对接后形成组合体，可开展长期在轨驻留的空间应用和新技术试验，并对核心舱平台功能予以备份和增强。

货运飞船

最大直径约3.35米，发射质量不大于13吨。货运飞船是空间站的地面后勤保障系统。

主要任务，一是补给空间站的推进剂消耗，空气泄漏，运送空间站维修和更换设备，延长空间站的在轨飞行寿命；二是运送航天员工作和生活用品，保障空间站航天员在轨中长期驻留和工作；三是运送空间科学实验设备和用品，支持和保障空间站具备开展较大规模空间科学实验与应用的条件。

货运飞船命名为天舟货运飞船，采用模块化设计，具有全密封货舱、半密封/半开放货舱、全开放货舱三种构型，可以把不同的载荷包括小型舱段运输上去，由航天员和机械臂将其装配到空间站上。

发射该飞船的是新研制的长征七号运载火箭。

2021年5月29日晚，我国在海南文昌航天发射场准时点火发射天舟二号货运飞船。这是空间站货物运输系统的第一次应用性飞行。

航天员

中国的航天员都是从现役空军飞行员中选拔，主要承担航天器驾驶任务。空间站将开展太空科学实验，除了良好的身体素质这个共性要求外，未来需要不同类型的航天员，尤其是工程师和科学家，这是未来选拔航天员的一个主要方向。

未来舱段

中国载人航天工程总设计师周建平介绍说，中国空间站未来还将单独发射一个十几吨的光学舱，与空间站保持共轨飞行状态，并计划在光学舱里架设一套口径两米的巡天望远镜，分辨率与哈勃相当，视场角是哈勃的300多倍。在轨10年，可以对40%以上的天区，约17500平方度天区进行观测。

报警系统和预警系统双重保障

空间站建成后，航天员需要长期在轨执行任务，所以在空间站内部特别设计了一套报警系统。声光电的这种报警系统，如果真的是发生了故障，可以及时去通报航天员，然后就算航天员在休息，也可以通报航天员，然后进行处置。

除此之外，为了进一步保障航天员的安全，在地面系统也配置预警设备，对空间站进行实时监测。有了报警系统和预警系统的双重保障，这样一来即便在太空中，航天员也能够实现与地面人员同步的作息时间。

如果在轨发生了故障，我地面也可以及时进行处置。所以相当于这种地面和天上一体化的设计，最终保证目前的后续的航天员在轨可以达到这种同步的作息，不需要再有一个航天员专门不睡觉来进行值守，这个是可以实现的。

空间实验室

空间实验室是开展空间试验活动的载人航天飞行器，规模上小于空间站，是空间站的雏形。空间实验室的主要任务是：突破并掌握飞行器空间交会对接及组合体控制技术；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；先期考核空间站建造相关关键技术。 

中国的天宫一号是交会对接目标飞行器，天宫二号是为了载荷要求进行改装，原本还有天宫三号，但研制队伍通过优化设计和挖潜，将天宫三号的试验任务全部合并到了天宫二号上进行，这样就节省了天宫三号和为天宫三号服务的飞船的成本，转而直接发射空间站的试验核心舱，以实现低成本、跨越式的发展。 

空间站建设动态

空间站的核心舱命名为“天和”，是中国空间站的管理和控制中心，全长16.6米，最大直径4.2米，发射质量22.5吨，可支持3名航天员长期在轨驻留，支持开展舱内外空间科学实验和技术试验，是我国目前研制的最大的航天器。

新一代载人飞船试验船是为我国近地空间站运营和后续载人月球探测等任务研制，全长8.8米，发射质量21.6吨，具备高安全、高可靠、适应多任务和模块化设计特点，主要用于验证气动热防护、再入控制和群伞减速回收等关键技术。

据中国载人航天工程办公室消息，截至2020年1月20日，空间站核心舱初样产品和新一代载人飞船试验船，经过大约一周的海陆运输，已先后安全运抵文昌航天发射场，将分别参加长征五号B运载火箭发射场合练及首飞任务，标志着中国空间站在轨建造任务即将拉开序幕。

长征五号B运载火箭主要用于空间站舱段等近地轨道大型航天器发射任务，是在长征五号运载火箭基础上改进研制的新型火箭，根据空间站任务要求新研制了大型整流罩，并对全箭进行了适应性改造。火箭全长约53.7米，芯一级直径5米，捆绑4个直径3.35米助推器，整流罩长20.5米、直径5.2米，采用无毒无污染的液氧、液氢和煤油作为推进剂，起飞质量约849吨，近地轨道运载能力不小于22吨。

据中国载人航天工程办公室消息，为载人空间站工程新研制的长征五号B遥一运载火箭，按照流程完成出厂前各项研制工作，于2020年2月5日安全运抵文昌航天发射场，后续将与先期运抵的空间站核心舱初样产品一同参加发射场合练，之后执行首飞任务。

此外，据中国航天科技集团有限公司五院载人飞船系统总设计师张柏楠在2019年3月11日表示，2022年前我国飞船将告别“订制”，开始小批量生产。

价值意义

据了解，中国要把空间站建成开展大规模空间科学实验与应用的太空实验基地。张伟指出，“与前期任务相比，我国载人航天事业将更加开放，包括国际和国内两个方面。与此同时，有望产出一大批重大科学成果，突破一大批核心关键技术，获得无法估量的经济和社会效益。例如，开展国际前沿的量子调控与光传输研究将有力促进世界量子通信技术的发展，甚至引发通信革命。”

空间科学研究的应用前景十分广阔。张伟分类介绍说，比如空间生物学研究应用方面，可以为培育优良物种、探索疾病机理、研发生物药物、改进人类健康而服务;微重力流体与燃烧研究应用方面，可以促进新型清洁能源开发、改善地球环境;空间材料研究应用方面，开展空间材料加工、先进材料制备等研究，探索和揭示材料物理和化学过程规律，可以改进地面材料加工与生产工艺，研发与生产先进材料，推动工业技术进步。

“大家可能不知道，日常生活中的方便面、耐克鞋气垫都是从航天员的食物和穿戴用品中民用化而研制出来的，而先进超声诊断与远程医疗技术等更是空间科学研究给人类带来的福音，国际空间站开发的靶向药物输送技术已经用于乳腺癌治疗临床试验，预计将获得广泛应用。”张伟表示，“科学发展、技术进步归根到底是为了服务国家、造福民众。”

中国空间站向世界开放，展现了中国航天越来越强大的实力。中国有着几千年的“问天”梦。从1970年东方红一号卫星成功发射拉开中国探索宇宙奥秘的序幕，中国航天通过自力更生、自主创新，不断打破国外技术的封锁和垄断，解决了一大批“卡脖子”的关键难题，大大缩小了与世界的差距。从神舟飞船载人遨游太空到“嫦娥”奔月探索未知，从北斗卫星组网导航到“天宫二号”搭建中国“太空之家”，中国航天取得了一项项举世瞩目的成就，完成了众多人类探索创举。众多国家申请参与中国空间站合作，充分印证了中国航天的实力，表明中国航天技术和经验正在受到越来越多国家的认可。

中国空间站向世界开放，是促进人类和平利用太空的一次生动实践。外太空是属于全人类共同的财富，而不是个别国家或个人的私产；和平探索利用外太空是世界各国平等享有的权利。20世纪以来，人类写下了宇宙探索的辉煌篇章。然而个别大国却对他国航天事业一味持敌视态度，大搞技术垄断，孤立乃至阻断他国航天事业发展，甚至不惜将外太空军事化，封锁人类进一步探索外太空的梦想。世界多国参与中国空间站合作项目，是人类探索未知、延展视野的又一次全球合作行动。世界各国通过中国空间增进互信合作,将积累更多航天技术和经验，推动人类航天事业达到新的高峰。

中国空间站向世界开放，彰显了太空治理中的中国责任与担当。中国十分重视太空探索和航天科技创新，同时也愿同世界各国携手合作，和平探索开发和利用太空。中国空间站向世界敞开合作大门，是历史上此类项目首次向所有联合国会员国开放，无论国家、组织还是私营实体、学术机构，均可平等参与，充分体现出中国以开放包容的心态与世界分享中国航天事业发展的经验和技术，生动诠释了中国航天合作的多边主义理念。与此同时，中国空间站合作也充分关注了发展中国家需求，提供了众多利用中国空间站开展应用实验的机会，将有效帮助发展中国家跨越航天技术发展鸿沟，共同参与太空治理，实现太空和平开发利用。

建设和运营空间站是衡量一个国家经济、科技和综合国力的重要标志。在近地轨道建造和运营空间站，可以长期开展有人参与的、大规模的空间科学实验和技术试验，能够极大地促进空间科学、生命科学等空间技术发展，辐射带动相关领域技术创新。中国空间站的建造运营将为人类开展深空探索储备技术、积累经验，是中国为人类探索宇宙奥秘、和平利用外太空、推动构建人类命运共同体作出的积极贡献。