2020年是中国航天事业发展的一个里程牌式的大年份。至少有三件大事值得大书特书。

• 第一，北斗卫星导航系统成功完成全球组网。

• 第二，嫦娥五号奔月，首次实现地外天体采样返回。

• 第三，行星探索迈出一大步，天问一号开始向火星进发。

而在2021年，又一项航天大工程将取得重大进展，那就是中国的空间站计划将进入关键实施阶段，人造天宫即将出现在星际太空。

为了在太空中有个“根据地”，人类已经进行了数十年的探索。早在20世纪70年代，前苏联就开始着手进行空间站的建设，先后发射了7次礼炮号空间站。

其中礼炮七号空间站实现了载人飞行长达800多天的纪录。而美国主导的国际空间站也于1998年开始建设，于2006年正式运行，并且有16个国家参与了这个国际空间站项目。

早在国际空间站计划提出之际，我国就提出了参与的意愿，但是被美国拒绝了。因此，我国开启了独立建设空间站的宏伟工程。

耗资巨大的空间站计划的意义何在呢？

首先，空间站是进行太空科学实验和特殊材料生产加工的重要载体。

我们知道，空间站内的空间远比一般的宇宙飞船大，且在太空中可停留的时间也远比宇宙飞船长得多，因此，在空间站里可以进行更多的生物、化学、物理等科学实验，同时，还可以进行很多在地球上无法进行的特殊材料的生产加工。

空间材料加工在结构材料和功能性材料方面都有着不可替代的作用。

• 比如，空间站可以生产出结构完整有序、断位缺陷少，掺杂均匀的半导体材料，通过区熔法生长的锑化铟晶体的断位缺陷数量甚至可以减少90%，在空间站加工砷化镓可以克服常规加工存在的组分过冷起伏、缺陷密度大等缺陷，生产出优良的单晶。在空间微重力条件下还适宜进行铝基碳化硅复合材料、超导材料、磁性材料等的加工。

第二，空间站是人类探索太空的根据地、长驻地和中转站。

空间站一般位于离地球300-400公里的外太空，主要包括核心舱、实验舱、对接舱等。航天员平时可以在舱内进行各种科学实验，同时也可以从这里出舱进行太空漫步。

今后，宇宙飞船有可能以空间站为基地，继续向其他星体进发。目前的国际空间站重量是400吨左右，我国目前正在开始建设的“天宫”空间站预计重量是100吨，而今后，很有可能在现有的“天宫”空间站上继续搭积木，扩大空间站的体积，成为更大规模的太空基地。

第三，空间站在国防安全上具有重要意义。

我们知道，目前的国防安全问题已经不只是以传统意义上的陆海空为边界，而是已经扩展到了外层空间。卫星的作用在国民经济和国土安全方面的重要性是不言而喻的，遥感、通信、导航等都是国民经济发展所必不可少的工具。

而国防安全的一个重要方面就是保证卫星的正常运转。同时，卫星还对敌方的弹道导弹攻击有着不可替代的预警作用。而空间站在国防安全方面可以说是我方卫星的大本营。

我国的空间站计划，一步一个脚印，踏踏实实地取得进展。早在1999年就开始逐步发射一系列的神舟飞船。从最早的无人飞船，到搭载模拟人，再到2003年神舟五号首次实现载人飞行。

2011年，天宫一号发射升空，随后发射的神舟八号与天宫一号顺利对接，成功验证了交会对接技术。神舟九号飞船实现了首次载人交会对接，宇航员进入天宫一号工作。

2017年，我国首艘货运飞船天舟一号成功发射，并与2016年发射的天宫二号对接。天舟一号具有超强的载荷能力，其直径为3.35米，全长10. 6米，载荷能力达到了6.5吨。

而前苏联的进步号、美国的天鹅座和日本的白鹤号飞船，包括美国现役的最先进的“龙”飞船，载荷能力都在6吨以下，目前只有欧洲已经停建的“自动转移飞行器”的载荷能力超过天舟一号。

我国的“天宫号”空间站，将在今明两年初步建成。届时，将从海南文昌航天发射基地由长五乙依次发射“天和号”核心舱、“问天号”实验舱及“梦天号”实验舱等三段空间舱，并在空间组合成“天宫空间站”的T字基本型，并与多艘“天舟号”货运飞船和“神舟号”载人飞船对接，从而完成航天员长驻任务。

此后，还可能在基本型的基础上进行扩展，形成十字型。天宫空间站的基本型将拥有10年的设计寿命，将对全世界开放，各国科学家提出申请，经批准后都可以利用天宫空间站进行科学实验。

天宫空间站将有两架机械臂，大型的那架安置在“天和号”核心舱外，小型的那架在“问天号”实验舱外。机械臂其实就是智能机器人，对空间站的建设、维护、补给和使用起到重要作用。

目前国际空间站上使用的主要是加拿大制造的机械臂二号，具有15个自由度，有介绍说加拿大航天局凭借这个功能强大的机械臂拿到了国际空间站3%的使用权。

机械臂的技术是空间站建设的关键核心技术之一，我国目前研制出的7自由度机械臂，具有视觉识别和自主分析避障能力。

天宫空间站工程也大大拉动了我国材料科学技术的进步。这是因为空间站不可能像地面建筑机构那样采用钢筋混泥土，而必须使用刚度好、重量轻、膨胀系数小的材料，如铝镁合金、钛合金、碳纤维、高模量石墨纤维增强的环氧树脂复合材料等，且必须具有抗辐射、抗撞击能力。

按照目前披露的天宫空间站建造任务规划，今明两年，我国将接续密集实施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年前后完成空间站在轨建造，最终实现天宫梦圆。

编辑│李佳琪

搜索文章/转载

请戳菜单栏

qkbj@ste.gd.cn

投稿合作请洽

+86 20-8316-3251

商务合作请洽

本文刊登于《科技与金融》杂志2021年3月刊