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天宮一號，建造中國“天宮”的基石

2011年9月29日21時16分，全新改進的長征二號FT1火箭點火升空，明亮的尾焰映紅了大漠長空。這次長征系列火箭帶走的不是一般的衛星，也不是載人飛船，而是中國航天史上第一個目標飛行器——“天宮一號”。隨著“天宮一號”的發射升空，在相繼實現航天員上天、太空行走之后，我國又在建設探索太空的前哨——永久載人空間站上邁出關鍵一步。

中國載人航天工程從神舟一號開始，要經歷“三步走”：第一步，發射載人飛船；第二步，突破空間交會對接技術，發射空間實驗室，解決有一定規模的、短期有人照料的空間應用問題；第三步，建造較大規模的、長期有人照料的空間實驗室及空間站。“天宮一號”是我國為下一步建造空間站而研制的空間目標飛行器，主要任務是作為空間交會對接目標，完成空間交會對接飛行試驗。“天宮一號”的發射標志著中國邁入航天“三步走”戰略的第二步第二階段（即掌握空間交會對接技術及建立空間實驗室）；同時也是中國空間站的起點，標志著中國已經擁有建立初步空間站，即短期無人照料的空間站的能力。“天宮一號”發射后，陸續與神舟八號、九號、十號完成了交會對接。交會對接任務的成功，意味著繼美、俄之后，中國成為世界上第三個獨立掌握交會對接技術的國家，也為我國今后開展更大規模的空間探索、建造中國載人空間站奠定了扎實的技術基礎，堪稱中國航天史上的里程碑。

設計人性太空“環境”從溫飽到“小康”

中國探索太空的夢想從來不是紙上談兵，而是以科技為基礎，每走一步都是智慧與汗水的結晶。與美、俄早期交會對接試驗相比，“天宮一號”在技術、經濟等方面更具優勢，可支持多次交會對接，減少發射次數，并按我國后續的空間實驗室要求設計，可在完成交會對接任務的同時，驗證空間站部分關鍵技術，如試驗空間站必需的再生式環控生保技術中的單項技術，還可同時開展空間科學實驗和技術試驗等。

“天宮一號”總長10.4米、最大直徑3.35米、重8.5噸，主體為短粗的圓柱型，采用兩艙構型，分別為實驗艙和資源艙，實驗艙由密封的前錐段、柱段和后錐段組成，前端安裝一個對接機構，以及交會對接測量和通信設備，用于支持與飛船實現交會對接。資源艙為軌道機動提供動力，為飛行提供能源。它實際上就是一個空間實驗室的雛形。

“天宮一號”上安裝的空間環境探測裝置可源源不斷的向地面發送探測到的軌道大氣環境信息和空間帶電粒子輻射信息； “三合一”相機時刻關注我國水文國土，為開展地質調查、資源勘查、土地荒漠化評估、水文生態監測以及環境污染成分和污染源頭分析提供第一手材料。此外，科學家還利用“天宮一號”提供的微重力環境進行了光子晶體試驗。光子晶體是可能替代半導體器件并引發信息技術革命的一種新材料，在地球引力影響下，光子晶體很難進行大尺度試驗。

最值得一提的是，“天宮一號”采取了多項人性化設計，為航天員提供了舒適的載人環境。與神舟飛船相比，“天宮一號”實驗艙里的空間要大許多，達到了15立方米。如果說神舟飛船里面的空間是溫飽水平的話，那么“天宮一號”里面的空間就達到了小康水平。實驗艙內的照明、睡眠區、空氣成分都有良好的控制。艙內設立了兩個相對獨立的睡眠區，拉上簾后，兩個區域相對封閉，為航天員提供了隱私環境。此外，艙內還設置了健身器材，用于鍛煉航天員的下肢機能。為了給航天員的太空之旅增加樂趣，“天宮一號”內還設置了人性化的個人娛樂設施。

多次對接向多用途載人航天試驗平臺轉變

2011年 11月3日，“天宮一號”迎來了首位貴賓——神舟八號飛船，并實現兩次空間交會對接。所謂空間交會對接，是指兩個航天器在空間軌道上會合并在結構上連成一個整體的技術。在這兩次對接中作為組合體的控制主體，“天宮一號”出色完成了組合體姿態軌道控制、信息控制、能源控制和載人環境控制等多項任務。兩次交會對接的圓滿完成也標志著我國已突破并掌握了載人航天二期工程的關鍵技術，擁有完全自主知識產權，這將對中國載人航天事業發展產生重大而深遠的影響。

2012年6月18日，3位航天員乘坐神舟九號載人飛船光臨“天宮一號”。在航天員的精準操作下，“神舟九號”與“天宮一號”圓滿完成了我國首次空間手控交會對接。為了讓航天員感受家的溫馨，“天宮一號”營造了一個空氣成分、氣壓都和地面相同，溫度濕度凈度堪比宜居城市的一個“小家”，為航天員送上了安全、舒適的太空10日之旅。

2013年6月13日，“天宮一號”迎來了搭乘“神舟十號”來訪的第二批太空貴客。與“神舟九號”任務不同，作為我國首次應用性載人交會對接飛行，“天宮一號”和航天員承擔了更多的使命。“太空授課”“在軌更換地板”“中短期航天員駐留”“艙內無線通信”等一批思路新、實用性強、技術水平高、社會效益好的在軌試驗項目順利實施，標志著“天宮一號”作為交會對接目標飛行器向空間多用途載人航天試驗平臺的轉變。

2013年9月，“天宮一號”作為一代“功臣”，圓滿完成了其歷史使命，并開始延期“服役”，轉入拓展任務飛行階段，為將來的空間站建設做更多的試驗性工作。在拓展飛行的一年里，“天宮一號”開展了太陽電池翼發電能力測試、備份姿態測量和控制模式切換、4b發動機變軌等一系列拉偏及備份飛行模式試驗，深度發掘了飛行潛力，為開展太空環境探測及對地觀測創造更加良好的條件。