巴西10号(空间站系列之五---天宫空间站（中国）)
- 更新时间：
- 2023年04月18日 10:18
目前世界上只有中国、美国、俄罗斯拥有空间站，空间站系列主要介绍：一、礼炮号系列空间站（苏联）；二、天空实验室号空间站（美国）；三、和平号空间站（俄罗斯）；四、国际空间站（美国、俄罗斯等16国）；五、天宫空间站（中国）。
前期文章有：空间站系列之三---和平号空间站，空间站系列之一---礼炮号系列空间站。
本篇主要介绍天宫空间站（中国）。
- 天宫空间站基本情况
天宫空间站（China Space Station）是中国从2021年开始建设的一个模块化空间站系统，为人类自1986年的和平号空间站及1998年的国际空间站后所建造的第三座大型在轨空间实验平台，基本构型由天和核心舱、问天实验舱和梦天实验舱三个舱段组成。此外还有一个巡天光学舱与空间站共轨飞行，必要时可与空间站对接。
作为中国载人航天工程“三步走”发展战略中的“第三步”，天宫空间站的在轨建造以2021年4月29日天和核心舱的成功发射为开始标志。按计划，中国将在2021年至2022年期间择机进行12次飞行任务，发射多艘天舟货运飞船、神舟载人飞船及问天实验舱和梦天实验舱与核心舱对接以完成天宫空间站的建设。
天宫空间站是一个多模块在轨组装的空间实验平台，是规模较大、长期有人参与的国家级太空实验室，可支持航天员长期在轨生活和工作，额定乘员3人，短期可达6人，质量约70吨，设计寿命10年。在轨运行期间，由载人飞船往返运送航天员，完成乘组轮换，由货运飞船完成物资补给和废弃物下行。
二、天宫空间站的组成
（1）天和核心舱
天和核心舱，是中国空间站发射入轨的首个舱段，主要用于空间站统一控制和管理，具备长期自主飞行能力，可支持航天员长期驻留，开展航天医学、空间科学实验和技术试验，起飞质量22.5吨，是目前我国自主研制的规模最大、系统最复杂的航天器。
天和核心舱包括节点舱、生活控制舱(含小柱段、大柱段和后端通道)及资源舱三部分。节点舱用于舱段连接和飞行器访问, 提供1个前向对接口、1个径向对接口和2个侧向停泊口, 兼做航天员出舱活动气闸舱,上方设置出舱活动口。 生活控制舱小柱段内设置航天员睡眠区和卫生区, 舱外配置大机械臂, 两侧安装单自由度太阳电池翼及其驱动机构。资源舱后端配置对接口和物资补给通道。天和核心舱主要任务是空间站平台的统一管理和控制, 并作为目标飞行器支持来访飞行器交会对接、转位与停泊。天和核心舱在载人飞船和货运飞船的支持下, 支持乘组长期驻留, 为航天员在轨工作和生活提供保障条件, 保证航天员安全。提供出舱活动气闸功能, 支持航天员出舱, 支持开展密封舱内空间科学实验和技术试验。
图1 天和核心舱
（2）天舟二号
2021年5月16日，天舟二号货运飞船与长征七号遥三运载火箭组合体转运至发射区。
5月29日20时55分，搭载天舟二号货运飞船的长征七号遥三运载火箭，在文昌航天发射场准时点火发射，约604秒后，飞船与火箭成功分离，精确进入预定轨道，21时17分，太阳能帆板两翼顺利展开工作。
5月30日5时01分，天舟二号采用自主快速交会对接模式精准对接于天和核心舱后向端口，整个过程历时约8小时。
9月18日10时25分，天舟二号货运飞船从空间站天和核心舱后向端口分离，并绕飞至前向端口完成自动交会对接，整个过程历时约4小时。
2022年1月6日凌晨，机械臂成功捕获天舟二号货运飞船。6时12分转位试验开始，天舟二号货运飞船与天和核心舱解锁分离后，在机械臂拖动下以核心舱节点舱球心为圆心进行平面转位；尔后，反向操作，直至货运飞船与核心舱重新对接并完成锁紧。6时59分，经过约47分钟的跨系统密切协同，空间站机械臂转位货运飞船试验取得圆满成功。空间站机械臂转位货运飞船试验取得圆满成功
1月8日7时55分，经过约2小时，神舟十三号航天员乘组在地面科技人员的密切协同下，在空间站核心舱内采取手控遥操作方式，圆满完成了天舟二号货运飞船与空间站组合体交会对接试验。
3月27日15时59分撤离空间站核心舱组合，天舟二号货运飞船完成空间站组合体阶段全部既定任务。
3月31日18时40分，天舟二号货运飞船已于受控再入大气层。飞船绝大部分器件被烧蚀销毁，少量残骸落入南太平洋预定安全海域。
图2 天舟二号
（3）神舟十二号
2021年6月9日，神舟十二号载人飞船与长征二号F遥十二运载火箭组合体已转运至发射区。
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，约573秒后，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15时54分，神舟十二号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。
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。
7月4日8时11分，航天员刘伯明成功开启天和核心舱节点舱出舱舱门。7月4日14点57分，经过约7小时的出舱活动，神舟十二号航天员乘组密切协同，圆满完成出舱活动期间全部既定任务，航天员刘伯明、汤洪波安全返回天和核心舱。
8月20日8时38分，航天员聂海胜成功开启天和核心舱节点舱出舱舱门。8月20日14时33分，经过约6小时的出舱活动，神舟十二号航天员乘组密切协同，圆满完成此次出舱活动期间全部既定任务，航天员聂海胜、航天员刘伯明已安全返回天和核心舱，比原计划提前了约1小时。
9月16日8时56分，神舟十二号载人飞船与空间站天和核心舱成功实施分离。神舟十二号航天员乘组在空间站组合体工作生活了90天，刷新了中国航天员单次飞行任务太空驻留时间的纪录。
9月16日13时38分，神舟十二号载人飞船撤离后与空间站组合体完成绕飞及径向交会试验，成功验证了径向交会技术，为后续载人飞行任务奠定了重要技术基础。
9月17日13时34分，神舟十二号载人飞船返回舱在东风着陆场成功着陆，执行飞行任务的航天员聂海胜、刘伯明、汤洪波安全顺利出舱，身体状态良好，空间站阶段首次载人飞行任务取得圆满成功。此次是东风着陆场首次执行载人飞船搜索回收任务。
图3 神舟十二号
- 天舟三号
2021年9月16日，天舟三号货运飞船与长征七号遥四运载火箭组合体已垂直转运至发射区。
9月20日15时10分，搭载天舟三号货运飞船的长征七号遥四运载火箭，在我国文昌航天发射场点火发射，约597秒后，飞船与火箭成功分离，进入预定轨道，15时22分，飞船太阳能帆板顺利展开且工作正常，发射取得圆满成功。后续，天舟三号货运飞船将与在轨运行的空间站组合体进行交会对接。
9月20日22时08分，采用自主快速交会对接模式成功对接于空间站天和核心舱后向端口，整个过程历时约6.5小时。
2022年4月20日5时02分，天舟三号货运飞船从空间站天和核心舱后向端口分离，绕飞至前向端口，并于9时06分完成自动交会对接。
7月17日天舟三号货运飞船已完成全部既定任务，撤离空间站组合体。
7月27日11时31分天舟三号货运飞船受控再入大气层。飞船绝大部分器件被烧蚀销毁，少量残骸将落入南太平洋预定海域。
图4 天舟三号
（5）神州十三号
2021年10月7日，神舟十三号载人飞船与长征二号F遥十三运载火箭组合体已转运至发射区。
10月16日0时23分，搭载神舟十三号载人飞船的长征二号F遥十三运载火箭，在酒泉卫星发射中心按照预定时间精准点火发射，约582秒后，神舟十三号载人飞船与火箭成功分离，进入预定轨道，顺利将翟志刚、王亚平、叶光富三名航天员送入太空，飞行乘组状态良好，发射取得圆满成功。
10月16日6时56分，神舟十三号载人飞船采用自主快速交会对接模式成功对接于天和核心舱径向端口，与此前已对接的天舟二号、天舟三号货运飞船一起构成四舱（船）组合体，整个交会对接过程历时约6.5小时。
10月16日9时58分，航天员翟志刚、王亚平、叶光富先后进入天和核心舱，中国天宫空间站也迎来了第二个飞行乘组和首位女航天员。
11月7日18时51分，航天员翟志刚成功开启天和核心舱节点舱出舱舱门，航天员翟志刚、航天员王亚平身着我国新一代“飞天”舱外航天服，先后从天和核心舱节点舱成功出舱，中国首位出舱航天员翟志刚时隔13年后再次进行出舱活动；王亚平成为中国首位进行出舱活动的女航天员，迈出了中国女性舱外太空行走第一步。
12月9日，“天宫课堂”进行了在中国天宫空间站的首次太空授课，“太空教师”翟志刚、王亚平、叶光富与地面课堂师生互动交流。首次太空授课进一步拉近了青少年与载人航天的距离，持续兴起探知航天奥秘、学习航天知识的热潮。
12月26日18时44分，神舟十三号航天员叶光富成功打开天和核心舱节点舱舱门，航天员叶光富于18时50分、航天员翟志刚于19时37分，身着我国新一代“飞天”舱外航天服，先后从天和核心舱节点舱成功出舱。
3月23日下午，第三次“天宫课堂”如约举行，在约400公里高的环地球轨道上，神舟十三号乘组指令长翟志刚和航天员王亚平、叶光富携手开讲，在近1个小时的授课过程中，不仅现场演示了丰富多彩的科学实验，而且以天地连线的方式回答了地面课堂的学生提出的问题。通过中国国家广播电视总台多个频道和数个新媒体平台，此次“天宫课堂”向全球同步直播。
2022年4月16日0时44分，神舟十三号载人飞船与空间站天和核心舱成功分离，神舟十三号航天员乘组在空间站组合体工作生活了183天，刷新了中国航天员单次飞行任务太空驻留时间的纪录。
4月16日09时56分，神舟十三号载人飞船返回舱在东风着陆场成功着陆，现场医监医保人员确认航天员翟志刚、王亚平、叶光富身体状态良好，神舟十三号载人飞行任务取得圆满成功。
图5 神州十三号
（6）天舟四号
2022年5月7日，天舟四号货运飞船与长征七号遥五运载火箭组合体垂直转运至发射区。
5月10日01时56分,搭载天舟四号货运飞船的长征七号遥五运载火箭，在我国文昌航天发射场点火发射，约10分钟后，飞船与火箭成功分离，进入预定轨道，2时23分，飞船太阳能帆板顺利展开工作，发射取得圆满成功。
5月10日8时54分，天舟四号采用自主快速交会对接模式，成功对接空间站天和核心舱后向端口。
图6 天舟四号
（7）神舟十四号
2022年5月29日，神舟十四号载人飞船与长征二号F遥十四运载火箭组合体已转运至发射区。
6月5日10时44分，搭载神舟十四号载人飞船的长征二号F遥十四运载火箭在酒泉卫星发射中心点火发射，约577秒后，神舟十四号载人飞船与火箭成功分离，进入预定轨道，顺利将陈冬、刘洋、蔡旭哲三名航天员送入太空，飞行乘组状态良好，发射取得圆满成功。
6月5日17时42分，神舟十四号载人飞船采用自主快速交会对接模式，经过6次自主变轨成功对接于天和核心舱径向端口，整个对接过程历时约7小时。
6月5日20时50分，航天员陈冬、刘洋、蔡旭哲依次全部进入天和核心舱。
9月1日15时48分，航天员关闭问天舱段间舱门，随后航天员陈冬、刘洋先后进入舱外航天服，进行出舱前各项准备工作。 18时26分，航天员陈冬打开问天实验舱气闸舱舱门。 19时09分，航天员陈冬、航天员刘洋成功出舱。后续，陈冬、刘洋在舱外作业，蔡旭哲在核心舱内配合支持，共同完成问天实验舱扩展泵组安装、问天实验舱全景相机抬升等各项既定任务。这是我国航天员首次从问天实验舱气闸舱出舱实施舱外活动，也是陈冬、刘洋首次执行出舱活动任务。
9月2日0时33分，经过约6小时的出舱活动，神舟十四号航天员陈冬、刘洋、蔡旭哲密切协同，完成出舱活动期间全部既定任务，陈冬、刘洋已安全返回问天实验舱，出舱活动取得圆满成功。
9月18日，神舟十四号航天员乘组再次成功出舱。实现了首次舱外救援验证和问天气闸舱安装舱外手柄。
图7 神州十四号
- 问天实验舱
问天实验舱，即天宫空间站实验舱I，是中国天宫空间站的组成部分之一，也是中国空间站（基本构型）中两大型在轨实验舱段的第一个。问天实验舱包括工作舱、气闸舱、资源舱三部分，舱体轴向长度为17.9m，舱体最大直径4.2m。配置小机械臂，在气闸舱和资源舱外布设舱外实验平台，用于安装及维护舱外实（试）验载荷。尾部采用桁架结构，安装双自由度太阳池翼及其驱动机构。
问天实验舱主要任务是在轨完成与天和核心舱交会对接、舱段转位和停泊，并作为天和核心舱能源管理系统、信息管理系统、控制系统和载人环境系统等关键平台功能的备份，具备对组合体进行统一管理与控制的能力。保障航天员在轨长期驻留，提供专用气闸舱和应急避难场所，保证航天员安全，为开展密封舱内和舱外空间科学实验和技术试验提供保障条件。
北京时间2022年7月18日，问天实验舱与长征五号B遥三运载火箭组合体已转运至发射区。北京时间7月24日，问天实验舱在文昌航天发射场发射升空。北京时间25日凌晨，问天实验舱成功对接于天和核心舱前向端口，整个交会对接过程历时约13小时。同日10时03分，神舟十四号航天员乘组成功开启问天实验舱舱门，顺利进入问天实验舱。
北京时间2022年9月30日12时44分，经过约1小时的天地协同，问天实验舱完成转位。 转位期间，问天实验舱首先完成相关状态设置，而后与天和核心舱分离，之后采用平面转位方式完成转位，并与节点舱侧向端口再对接。这是我国首次利用转位机构在轨实施大体量舱段转位操作。问天实验舱转位完成后，空间站组合体由两舱“一”字构型转变为两舱“L”构型。后续，空间站组合体将以“L”字构型在轨飞行，等待梦天实验舱发射、交会对接后，还将转位形成空间站三舱“T”字构型组合体。
图8 问天实验舱
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