□于远航

4月29日，长征五号B运载火箭将中国空间站核心舱成功送入轨道，太空中即将迎来新的长期驻留基地。

自人类历史上首个空间站——苏联的“礼炮1号”于1971年成功发射升空，空间站已经在人类的历史中存在了50个年头。在这50年里，在美、苏（俄）两国主导下，曾形成过多个具有各自特色的空间站。借此时机，让我们一起梳理世界历史上所有存在过的空间站，回顾空间站技术所经历的一系列演进。

礼炮号：载人空间站的先驱者

空间站是一种能够在太空长时间运行，可供多名航天员巡访、长期工作和生活的载人航天器。它的概念最早可以追溯到1869年，当时《大西洋月刊》上刊登了一篇关于“用砖搭建的月球”的文章。至于现代实际可行的空间站，则要归功于苏联的推动。

苏联的空间站技术大致可以分为三代，前两代为礼炮号空间站。

第一代空间站为“礼炮1号”到“礼炮5号”。“礼炮1号”于1971年成功发射升空，它是人类历史上首个空间站。但不幸的是，3名航天员于1971年自“礼炮1号”乘联盟号飞船返回过程中，由于返回舱上平衡阀异常打开造成返回舱失压，最终全部死亡。

这一代空间站属于初始探索阶段，只有一个对接口，一次只能与一艘飞船对接飞行，而且携带的食品、氧气等储备量都很有限，难以支持航天员在太空长期工作。第一代空间站的另一个技术特点就是所处的轨道高度比较低，仅有200多公里，而且携带的推进剂也不充足，导致其在轨寿命并不长。

通过第一代5个试验性空间站的建造与运行，苏联为建造永久性空间站积累了大量的宝贵经验，同时也使载人航天从规模较小、飞行时间较短的载人飞船阶段，进入规模较大、运行时间较长的空间应用探索试验阶段。

苏联第二代空间站为“礼炮6号”和“礼炮7号”。“礼炮6号”“礼炮7号”长15米，与两艘飞船对接后长30米，总重达32吨。3个太阳能电池翼呈T形安装在工作舱外，可沿着太阳翼的安装轴360度旋转。两个水平太阳能电池翼的翼展17米，总面积为60平方米。

与“前辈”相比，“礼炮6号”“礼炮7号”的主要特点是进一步提高了安全性和可靠性，延长了寿命并扩展了其应用领域。为了满足这两项设计需求，“礼炮6号”“礼炮7号”采取了多种措施。例如，为减少大气阻力对轨道寿命的影响，进行了轨道调整，将轨道高度由250公里提高到350公里，轨道寿命大大延长，用于轨道维持的推进剂使用量也大大减少。

另外，为了更大限度地提高寿命，还增加了一个对接接口，除了可以对接联盟号载人飞船外，还可以同时与进步号货运飞船对接，用于补给航天员的生活用品和各种试验设备。有了货运飞船的补给，航天员的一次在轨停留工作时间由数十天延长到了上百天。

“礼炮6号”和“礼炮7号”主要验证了人类长期（最长达7~8个月）太空飞行能力和空间站长期载人的能力，还验证了多舱组合式空间站设计技术并进行了科学实验。

和平号：第一座“长寿”的空间站

第三代空间站为和平号空间站。1986年2月20日，苏联用质子号火箭发射了首座多模块积木式空间站“和平号”的核心舱，经过多次机动变轨之后，进入一条高度324~352公里，倾角51.6度的轨道。

和平号空间站的核心舱仍然采用单舱段式结构，总长13.13米，最大直径4.1米，总质量20.4吨，压力舱容积110立方米，2个太阳电池翼的翼展为29.73米，总面积76平方米，最大输出功率9千瓦，平均功率5.5千瓦。它由4个基本部分组成：球形增压转移对接舱、增压轨道工作舱、不增压服务动力舱和增压转移对接器。

核心舱的最大特点是有6个对接口，不仅能用于航天员生活居住，控制整个空间站正常运行，还先后对接了5个专用实验舱，形成了庞大的空间复合体（包括联盟号载人飞船、进步号货运飞船及航天飞机专用对接舱）。“和平号”在轨组装完毕后，全长87米，质量达123吨。

2001年3月23日，在经过大气层中16分钟的燃烧后，“和平号”成功坠落在南太平洋预定海域。和平号空间站自诞生之日起，共在轨道上运行了15年之久，大大超过了5年的设计寿命，是世界上第一座“长寿”的空间站。

15年中，和平号空间站总共绕地球飞行了8万多圈，行程35亿公里。先后有28个长期考察组和16个短期考察组在和平号空间站从事考察活动，共有俄罗斯、美国、英国、法国、德国、日本、叙利亚、保加利亚、阿富汗、奥地利、加拿大、斯洛伐克12个国家的135名航天员在空间站上工作。美国航天飞机与和平号空间站对接9次。这些航天员共进行了1.65万次科学实验，完成了23项国际科学考察计划。

天空实验室：遗憾但辉煌的一生

相对于苏联来说，美国对空间站进行的技术探索较少，在国际空间站之前，仅发射了天空实验室空间站，是1973年紧随苏联“礼炮1号”发射的。

“天空实验室”的轨道高度约435公里，运行周期93分钟，倾角50度，由轨道工作舱、过渡舱、多用途对接舱、太阳望远镜和阿波罗飞船5部分组成，全长36米，最大直径6.7米，重约80吨。进出天空实验室的航天员由阿波罗飞船接送。

“天空实验室”是一个单模块结构的空间站，其主体是土星5号火箭的第三级箭体，并由土星5号运载火箭发射升空。这可以说是20世纪70年代美国阿波罗项目结束后，对剩余土星5号火箭的“废物利用”了。

1973年5月~1974年2月，“天空实验室”先后接纳过3批航天员，每批3人，在站分别工作了28天、59天和84天，进行了270多项研究实验。其间拍摄了18万张太阳活动的照片、4万多张地面照片，还进行了长期失重人体生理学试验和失重条件下材料加工的试验。

“天空实验室”运行过程颇费周折，也留下不少遗憾。它于1979年7月11日进入大气层烧毁，仅运行了6年时间，但取得了辉煌的成就，为美国积累了初步的空间站运营经验。

国际空间站：航天器中的“巨无霸”

国际空间站的设想是1983年由美国总统里根首先提出的，经过近十余年的探索和多次重新设计，直到苏联解体，俄罗斯加盟之后，国际空间站才于1993年完成设计，开始进入实施阶段。

国际空间站是有史以来规模最大的国际航天合作计划，是以美国为首，联合俄罗斯、日本、加拿大、巴西和欧洲航天局11个成员国（法国、德国、意大利、英国、比利时、丹麦、荷兰、挪威、西班牙、瑞典、瑞士）共16个国家共同建造的大型空间设施，汇集了世界主要航天大国的各种先进设备和技术，其复杂性和技术先进性是以往任何航天器所无法比拟的。

国际空间站采用桁架挂舱式结构，即以桁架为基本结构，增压舱和其他各种服务设施挂靠在桁架上。在桁架结构上，装有加拿大的遥操作机械臂和空间站舱外设备，在桁架的两端安装有4对大型太阳能电池帆板。桁架结构不仅加强了空间站的刚度，而且有利于电源等分系统和科学实验仪器设备工作性能的正常发挥，有利于航天员出舱装配与维修。

1998年11月，国际空间站的第一个模块（曙光号功能货舱）发射升空，随后陆续发射的模块对其逐渐进行了扩充。最终建成的国际空间站质量达400多吨，可以说是名副其实的“巨无霸”。

国际空间站由多个国家分工建造、联合运用，成为国际合作进行太空开发的标志。自2000年11月以来，国际空间站上一直留有至少3名乘员。国际空间站作为科学研究和开发太空资源的手段，支持了微重力环境下的科学实验和长期的人类在轨活动，取得了大量科研成果。

三步走战略

早在1992年9月，党中央就决策定下了我国载人航天工程“三步走”的发展战略。所谓的“三步走”，第一步是发射载人飞船，突破载人航天飞行技术，建成初步成型配套的载人飞船系统，并据此开展空间实验。这一阶段主要目标在于载人飞船的发射，就是我们熟知的神舟飞船。第二步是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，建造发射短期有人照料的空间实验室，进行一定规模的空间应用。这一阶段以掌握航天器交会对接技术，突破航天员中期驻留、航天器低轨道长期自主飞行、货运飞船补给等关键技术为目标，并为未来的大型空间站验证突破再生式生命保障系统的技术。这一阶段成功发射了天宫一号目标飞行器和天宫二号空间实验室，以及天舟货运飞船。

第三步就是要建造大型永久性空间站，解决较大规模的、长期有人照料的空间应用问题。在这个阶段，20吨级的空间站核心舱和实验舱发射成功后，会在近地轨道上对接组装，载人飞船和货运飞船将支持航天员长期驻留空间站，开展大规模的空间应用。

建站前的序章

“天宫一号”是中国独立设计建造并发射运用的目标飞行器，它于2011年发射升空。“天宫一号”与随后发射的神舟八号至十号飞船进行对接，使中国成为掌握交会对接技术的国家。“神舟八号”于2011年11月1日发射，并在11月3日和15日两次成功与“天宫一号”对接。2012年6月18日中午，“神舟九号”携3名航天员和“天宫一号”对接成功，航天员成功进入到“天宫一号”内部。2013年6月13日13时18分，神舟十号携3名航天员再次和“天宫一号”对接成功，航天员进入“天宫一号”内部，共开展为期15天的在轨生活和科研活动。2013年6月20日10时起，中国女航天员王亚平在“天宫一号”上进行了一次50分钟的太空授课。

“天宫二号”是中国第一个空间实验室，其规模比空间站要小，但可做一些为建造空间站服务的关键技术研究项目，如推进剂在轨加注技术。2016年9月15日“天宫二号”发射成功，经过变轨进入了等待与神舟十一号载人飞船交会对接的轨道。10月19日实现了“神舟十一号”与“天宫二号”的交会对接，航天员进入“天宫二号”内工作和生活，完成了30天的太空驻留任务。2017年4月22日，“天宫二号”与天舟一号货运飞船完成对接，形成组合体。4月27日，“天宫二号”与“天舟一号”完成首次推进剂在轨补加试验工作。2019年7月19日，“天宫二号”受控离轨并再入大气层，少量残骸落入南太平洋预定安全海域。

空间站进行时

中国空间站初期将由3个舱段组成，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。核心舱前端设有两个对接口，用于接纳载人飞船对接和停靠；后端设后向对接口，用于货运飞船的停靠补给。空间站上设气闸舱用于航天员出舱，配置机械臂用于辅助对接、补给、出舱和科学实验。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。

按照空间站建造任务规划，除本次发射任务外，2021年和2022年我国将接续实施10次飞行任务，包括2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。

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