国际空间站老了

　　中国空间站来了

　　“天和”核心舱发射成功

　　本报记者独家专访北大教授

　　2021年4月29日11时23分，长征五号B遥二运载火箭在中国文昌航天发射场成功点火发射，托举着空间站天和核心舱升空。

　　随着天和核心舱与火箭成功分离，进入预定轨道，之后太阳能帆板两翼顺利展开且工作正常，发射任务取得圆满成功。

　　按计划，从昨天首次发射任务开始，到2022年，今明两年，我国将实施11次高密度发射任务，完成中国空间站建设。

　　建立空间站，在人类探索宇宙的历程中，是一种什么样的标志？中国为什么要建立自己的空间站？

　　钱江晚报记者独家专访中国空间科学学会、空间探测专家委员会副主任、北京大学地球与空间科学学院教授焦维新，为读者作全面解读。

　　太空站对探索宇宙意义重大

　　自从20世纪60年代，美苏之间的探月竞赛结束后，当时美国和苏联选择了不同的载人航天探索，美国选择航天飞机，苏联选择建立空间站。

　　在美国最大运载量的航天飞机能停留在太空15天时，苏联的和平号能够停留太空十几年。当太空实力作为国家实力的象征之后，人们逐渐开始理性思考探索宇宙的意义：从科学实验的角度讲，航天飞机远远不能与空间站相比。

　　作为人类历史上规模最大的航天器，空间站是一种在近地轨道长时间运行、可满足航天员长期在轨生活、工作以及地面航天员寻访的载人航天器。

　　中国空间站将在2022年前后建成，在高度340至450公里的近地轨道，工作至少10年以上。

　　虽然空间站所处位置的高度，数字并不惊人，但是这里已经进入了太空，可以获得微重力环境。

　　在微重力环境下，可以做许多地面不能做的实验，而且是非常重要的实验。

　　“比如流体力学实验。地面上许多物质分布不均匀的，就像泡冲感冒冲剂，你需要搅拌才能均匀溶解；但是微重力环境下，物质密度不同引起的沉浮和分层现象会消失，物质可以很均匀地混合。”

　　焦维新说，这会对制药实验产生很重要的影响。不同成分、比重不同的药物原料，在微重力环境下均匀混合后，性能可能可以大大提高，产生更高的疗效。”

　　再比如，原子团由于重力的消失，会获得不同的运动形态。科学家们可以利用这一变化，在空间实验室中，进行更加准确的冷原子钟试验。

　　“原子钟是北斗等卫星定位系统的核心元件，高精度的原子钟未来有望让卫星定位变得更加准确。”

　　而且空间站的轨道一般在距离地球400公里以下的高度，一方面没有进入到对人体有害的辐射带，便于人类长期居住；同时，这个对地观测的距离，作为俯瞰地球的角度，也比遥感卫星（800公里以上）有更大的优势——便于人类更有效地掌握全球的各种环境变化、自然灾害情况。

　　未来，中国空间站是唯一存在

　　目前在轨飞行的国际空间站，是一项国际太空合作计划，从1998年开始，由16个国家历经10年共同建设，耗资1500亿美元。到2010年，国际空间站从最初的2个太空舱拓展至15个太空舱，进入全面使用阶段。

　　但是时至今日，国际空间站老了。它的运行年限已满，状态不尽如人意。

　　“今年已是国际空间站工作的第23个年头，超长的服役期使得空间站的设备性能严重老化，每年高达50亿美元的维护成本，依旧无法修补超长服役期带来的损伤。”

　　焦维新说，国际空间站的设计寿命最初只有15年。在2015年时，美国和俄罗斯的航天部门达成一致意见并签署协议，同意国际空间站的使用寿命由2020年延长至2024年。

　　今年4月，俄罗斯副总理尤里·鲍里索夫在接受媒体采访时表示：“最近关于国际空间站技术故障的消息越来越多。为了避免在紧急情况下的任何风险，必须对空间站进行技术考察。”

　　2024年国际空间站退役之后，在一段时间内，中国的地球空间站可能将是太空中唯一的人类空间站。

　　中国天宫空间站将由三个部分组成，包括“天和”核心舱、“问天”及“梦天”两个实验舱。

　　作为长期有人照料的太空实验室，这里可以支持开展大规模、多学科交叉的空间科学实验，将搭载安装包括生物学、材料科学、基础物理、微重力、流体等类别相关的科学研究实验设施。

　　同时，中国将部署10余个先进科学实验柜、舱外载荷安装平台以及共轨飞行的巡天望远镜，提供空间科学实验条件。

　　为什么中国要自己研发

　　载人航天，尤其是空间站建设，是一项高投入、高风险、高技术的系统工程，中国为什么要自己研发？

　　关于这件事情，经常有中国科学家说，应该给美国发勋章——在国际空间站项目中，美国当时拒绝中国加入，也拒绝向中国出口火箭技术。

　　中国奋起直追至今，成为继俄罗斯、美国之后，世界上第三个能够独立掌握载人航天技术的国家。

　　空间站工程是中国载人航天工程“三步走”的第三步。

　　1992年，中国载人航天工程正式启动，第一步是研制载人飞船阶段，实现航天员天地往返等目标；第二步，空间实验室阶段，掌握出舱、交会对接技术，验证推进剂在轨补加技术，完成运送货物补给等任务——

　　从2003年神舟五号首次将中国航天员送入太空至今，在前两步中，中国成功研制和发射了6艘“神舟”载人飞船、2座“天宫”空间实验室和1艘“天舟”货运飞船，已经把11名航天员送上了太空。

　　这些都为第三步目标任务——建设中国自己的空间站，打下了坚实基础。

　　中国的空间站，将全面展开国际合作。在2019年6月，中国载人航天工程办公室就与联合国外空司联合对外公布，来自17个国家、23个实体的9个项目，成功入选中国空间站第一批科学实验项目。