2021年4月29日11時22分30秒，長征五號B遙二運載火箭搭載中國空間站“天和核心艙”，在海南文昌航天發射場發射升空。

來源：視覺中國

近年來，我們也許習慣了中國航天的高頻次發射。但這次的發射對于中國載人航天事業，具有并不亞于中國人首次進入太空、航天員首次出艙活動的重要意義。

什么是空間站核心艙？它是做什么用的？此次發射的天和號又有哪些技術特點？怎樣理解它的價值？看到這則新聞，你想必會產生這些疑問。

讓我們一步一步，從最簡單的開始說起。

一、什么是空間站

如果不追溯到各民族早期的神話傳說概念或者早期的科幻小說，比如1869年美國作家愛德華的“磚砌月球空間站”，那么，空間站這個概念的最初提出，是由俄國在20世紀初完成的。

1903年，俄國航天之父康斯坦丁提出設想，在接近地球的太空環境中，建造一個帶有自主能源供應系統、生命保障系統的空間站，可以供人居住。1971年，蘇聯率先發射了人類歷史上第一個空間站，禮炮1號。

如果嚴格按今天的標準評判，一些早期太空站是不能算真正空間站的。比如美國1973年發射的天空實驗室（Skylab），飲水都是自帶的、不能再供應；而且沒有推進系統，所以無法長期維持在軌道上。

在今天，一個真正意義上的空間站，必須同時具備4個特征——這是把它與衛星、飛船、航天飛機等其他空間系統有效區分開來的關鍵。它們分別是：

a.空間站必須是一個軌道系統

這意味著它必須位于環繞星體的太空軌道上，雖然在今天這還僅僅局限于地球，但在未來，建造環繞月球、甚至火星的空間站，在技術上都是可以實現的。

b.空間站必須足夠大

特別是功能較為完備的空間站，經常需要2枚甚至更多的火箭發射它的組件，然后在太空軌道上進行組裝。

c.空間站必須能長期、反復使用，且能支持多種用途

這意味著空間站的設備、組件，必須能夠在使用過程中、在太空軌道環境下進行修理、替換，而且需要地面持續不斷的對它進行物資補給。

d.空間站必須是一個具備載人功能的系統

這意味著它必須具備很多額外的設計，比如艙體結構中要有保護航天員免遭太空輻射和微小流星體傷害的保護層，要有各種維持生存環境（比如足夠氣壓）的生命保障系統，緊急情況下能讓航天員迅速返回地球的交通工具等。

二、為什么要有核心艙？

越是功能完善的空間站，它就需要越大的空間，安裝更多更復雜的各種設備，支持更多航天員的生存、生活、工作。但遺憾的是，人類的火箭并不能無限制地把尺寸和噸位做大，它首先會失去經濟上的可承受性，繼而又會很快失去技術上的可能性。

空間站尺寸的主要限制因素，是發射火箭體積和形狀。考慮這一點，大型空間站的最優總體設計，就是采用多個圓筒結構的艙體進行“太空拼積木”。

采用圓筒結構的優勢有很多，包括更容易做的又輕巧又結實，并能最有效率的利用運載火箭的內部空間。這些不同的艙體在地面先后發射到太空以后，會在軌道上進行組裝，并最終形成完整的太空站系統。

既然采用了分體設計，那么不同組件在發射秩序上，就必然有先有后。而且，不同艙體承擔的功能也各有側重——因為把所有艙體都做成一樣的，必然帶來極大的浪費，并把總體性能拉低到一個非常凄慘的水平。

所以，在空間站這個“太空積木”中，必須有第一塊到位的積木，作為整個系統完整組裝的基點。它就是核心艙。

這樣的地位決定了核心艙也必然是整個空間站的核心艙室。后續的功能艙室都要圍繞它建設，它必須能夠支持這些艙室的運轉；作為第一個上天的艙室，它需要具備宇航員的維生能力。

如今，我們對它的了解已經越來越多。

2016年4月，中國載人航天工程辦公室發布了《空間站工程研制進展》，詳細介紹了中國空間站的發展動態。2018年，中國空間站核心艙在第12屆珠海航展上首次對外公開展出。

借由這些信息，我們得以窺探天和核心艙和未來空間站的技術特點。

三、天和號有哪些特點？

中國未來的空間站被命名為“天宮”。整個空間站采用水平對稱T形構型，將由核心艙和2個實驗艙組成。設計壽命10年，額定乘員3人，新舊乘員組輪換時可支持6人。

作為核心艙的天和號是空間站的主控艙段，是管理和控制中心，也是航天員生活的主要場所。它要負責整個空間站的電源電路、環境控制、生命保障功能，包括氣體壓力、成分、溫度、濕度的調節，水的回收管理，微生物控制和廢棄物管理等等，可以滿足航天員長期太空飛行的生活需求。

天和號核心艙帶有一個大型機械臂，它前方較為細長的部分是節點艙。天和號核心艙尾部可以連接貨運飛船，而節點艙的前部有一個轉位基座，可以連接載人飛船、兩個實驗艙，還有一個對天方向的出艙口，用于航天員出艙活動。

在空間站的建造過程中，天和號核心艙的節點艙端口的對接口，會首先完成與實驗艙的對接；然后通過轉位基座或者機械臂的操作，把實驗艙轉移到節點艙左/右側的兩個停泊口，實現長期停靠。

按照現有資料，中國空間站核心艙和實驗艙均為20噸級，合體質量（不含飛船）約66噸。乍看起來，與重達400多噸的國際空間站有較大差距。

不過，以天和號核心艙為代表，國產空間站采用了模塊化的總體設計思路，預留了額外的機電熱接口。它可以再對接一個新的帶節點艙的核心艙，這意味著，能夠擴展出一個總規模翻倍的空間站。

最大構型下，國產空間站可以擴展到2核心艙、4實驗艙、4艙外實驗平臺、并同時連接3艘飛船。此時整個空間站系統規模達到180噸，可以支持6名長期乘員。

在得到天和號核心艙的支持后，中國空間站的實驗艙就能充分發揮作用了，它們主要用于空間科學實驗、空間應用和空間技術實驗。

其中，實驗艙I最為重要，它除了存放用于進行科學實驗的設備材料、航天員的消耗品和補給貨物外，還承擔了天和號核心艙一部分功能的備份任務。一旦核心艙的相關設備出現故障，它就會挺身而出、保障空間站的正常運轉。

四、天和號意味著什么？

1992年，中國載人航天發展正式確立了“三步走”的戰略。

第一步是先把人送入太空并安全返回。這已在2003~2005年期間，由神舟系列飛船搭載楊利偉、費俊龍、聶海勝等航天員實現。

第二步是突破空間站建造的一些關鍵技術，包括航天員出艙活動，飛船與空間實驗室的交會對接，并解決一定規模較小、需要航天員短期照料的空間應用問題。這已在2011~2019年期間，由天宮一號、二號空間實驗室實現。

中國載人航天的第三步，是建造真正意義上的空間站，解決較大規模、需要航天員長期照料的空間應用問題。剛剛發射的空間站核心艙“天和”號，正是第三步的關鍵所在。

按照目前的計劃，今明兩年，中國將接續實施3次空間站艙段發射，4次貨運飛船及4次載人飛船發射，于2022年，即載人航天工程正式啟動整整三十年之際，完成空間站在軌建造。

天和號的發射，預示著國產空間站的建造即將在較短的時間內建成。中國在世界航天領域中的地位和影響力，將會踏入一個全新的階段。

來源：微信公眾號：回形針PaperClip

注：文章內的所有配圖皆為網絡轉載圖片，侵權即刪！