中国人的太空梦：原来马上发射的“天和”号这么重要

根据中国的计划，天河空间站的核心模块计划于4月29日至30日发射。

据悉，4月28日18时至4月29日18时，海南省文昌市将实施道路交通管制。这么大的阵势，就算是以前没有关注过“天河”的人也会感受到它的重要性。

天河有多重要？它和中国自己的空间站有什么关系？对中国的航天梦有什么意义？今天，C维就围绕“圆梦星空”这个重要节点，给大家一个天河全景透视。

首先必须明确，称“天河”为中国空间站是不正确的。其实只是整个空间站系统最基础的模块，也就是所谓的“核心模块”部分。

长征五号乙遥二和天河组合体以及天河(下)执行发射任务的三维结构图，by @BH-Skywalker。

从结构上讲，发射质量20多吨的天河，是由一大一小两个圆柱形舱体组成。小直径圆筒的顶部具有特殊的球形结构。如果按功能划分，这个核心舱可以分为几个模块:节点舱、生命控制舱、资源舱和舱外设备。

节点舱

顾名思义，节点舱是未来整个空间站的基地节点，载人往返的飞船和空间站的其他模块都将以此为基地进行对接和安装。进出飞船的人员，以及往返空间站各舱的常驻宇航员也需要经过这个节点。节点舱安装在核心舱“小柱段”的末端。它是一个球形压力舱，有四个对接口，包括一个轴向对接口、一个侧向对接口和两个侧向对接泊位。

2018年珠海航展展示的“天河”缩尺模型的节点舱部分，是面对镜头最重要的轴向接口。

救生舱

位于天河中段，包括整个“小柱段”和“大柱段”的三分之二，是未来航天员的主要生活区，拥有复杂的生态维护系统和各种生活设施。

航天员在轨非工作期间主要会在小柱段活动。“小柱段”有三个睡眠区、一个锻炼区、两个平台设备区和一个控制整个空间站的终端。

天河模型的节点舱及其后的“小柱段”部分。“小柱区”是航天员非工作时间停留的主要生活和活动区域。

空间站的生命保障系统，包括制氧、二氧化碳循环、恒温恒湿控制、供水等设备，都安装在生活区的大柱段。考虑到空间站的体积问题，这里将交错设置一些平台设备区，以容纳更多的设备和仪器。

资源舱

位于天河尾部，大柱段的后1/3。有一个特殊的接口用于对接天舟号货船。舱内有推进剂贮箱，舱外安装有用于轨道维护和姿态控制的霍尔电推进发动机。

从“大柱节”尾部拍的照片。注意，照片拍摄时货船对接口没有安装。

外部设备

外墙上还安装了机械臂、太阳能电池板等配件。

用于抓取和固定设备的机械臂是空间站完成建造的必备设备，安装在小柱段的外壁上。天河搭载了两个最大长度为10米的“七自由度大型空间机械臂”。它有自动和手动两种工作模式，自重738公斤，可抓取重达25吨的物体低轨道。

央视在报道中提供的“天河”号机械手镜头

空间站一期建设计划

根据目前公布的空间站建造计划，其他模块将在合适的时机发射，并在核心模块测试后于明年组装。

当然，这里的“其他舱”指的是“真实的天空”和“梦幻的天空”。根据载人航天办公室此前公布的计划，这两个模块与天河类似，属于20吨级，将对称连接天河节点模块的两个侧向对接泊位，形成以三个大模块为主体、总重量超过65吨的空间站系统。

空间站初步建成后的主体造型想象图

但“问天”和“圆梦”的到来，并不意味着空间站的建成。整个计划的最后一部分——长光研制的“巡天”光学研究模块计划于2023年发射。

实验舱:“真实的天空”

“烛台”是一个多功能实验舱。舱内有13个科研机柜装载位，舱外有30个标准外露装载接口，可根据不同任务自由携带相应仪器设备。除了上述模块化任务区，田文内部还有一些未分配的运载空间，可以存放一些空间站所需的额外用品、维修零件和仪器设备。

出于安全考虑，“提问者”的两端都装有支持宇航员进出空间站的气闸舱，并配有独立的舱外机械手。这些设计使其部分功能与核心舱互为备份，对提高空间站的安全性和冗余性大有裨益。

实验舱:蒙恬

“蒙恬”的基本结构与“田真”相似。它设计了9个舱内科研机柜装载位，但舱内有独特的可扩展舱外试验平台，接口位可支持37件舱外设备同时工作。

与“问天”的多用途相比，“梦天”的设计任务主要集中在微重力基础物理、空间材料科学、微重力流体物理和燃烧科学等空间科学与应用的相关领域，科学实验项目主要通过舱内的科学实验柜完成。

“巡天”光学舱

在空间站筹备初期，“巡天”曾是蒙恬的一个重要子任务模块，但由于体积和重量巨大，设计部门评估后认为会吃掉蒙恬的大量空间，于是在2010年后，该模块升级为独立的实验模块，由中科院长春光机所(简称“长广所”)研制。

0

与其他两个实验舱一样，“巡天”属于20吨级大型轨道舱，但与“一号”舱不同的是，它被设计为与空间站在共同轨道上独立飞行，只有在需要维护时才会连接到“天河”节点舱的对接接口。

“巡天”设计安装了2米口径大视场离轴三反望远镜的光学望远镜，角分辨率低至0.15”。根据官方报道，巡天将在研究宇宙加速膨胀、暗能量的性质、暗物质的性质、检验宇宙学模型、引力波源的对应体、银河系的三维结构、天体测量、恒星、黑洞和星系等领域开展观测和研究。

空间站后续扩展计划

根据“三步走”计划，中国载人空间站将于2023年随着“巡天”的发射而建成。但这并不意味着中国航天事业的建设……将在此停止。根据最新的计划，空间站可以扩建。

1

中国工程院院士、中国载人航天工程总设计师。

中国载人航天工程总设计师周建平曾在去年5月接受媒体采访时表示:

未来可能需要的扩张，对更多科学研究的需求将继续出现。根据研究的需要，我们可以通过几种方式来满足这些需要。一个是我们有在轨维护手段和在轨技术升级手段。同时，我们也可以扩展空间站本身。现在是三舱，扩大到四舱甚至六舱是可行的。

2

事实上，中国的“三步走”战略在细节上已经调整过多次。比如天河，在最初的规划中，只是空间站核心舱的验证舱。一旦验证任务完成，将向轨道发射正式的核心模块，并以此为基础建造空间站。但近年来，中国在相关领域取得了突破，航天器的可靠性和稳定性有了很大提高。针对现在的情况，把原来从验证舱到正式舱的“两步走”方案合二为一，最后用一个“天地”一步到位。

按照设计，天河用于与天舟货运飞船对接的船尾对接接口可以与自身节点舱的轴向对接接口对接。如果需要，可以在天河的节点模块轴向对接接口上连接一个核心模块，然后基于新的核心模块开发两个实验模块。最终形成一个终极版的中国空间站，六舱结构，总质量130多吨。

中国载人航天的历史

在20世纪60年代末70年代初的美苏太空竞赛高潮中，中国也启动了所谓的“黎明一号”工程，代号为“714工程”。该计划的目标是设计和制造一艘中国飞船，最多可搭载两名宇航员，并在20世纪70年代初完成中国首次载人航天任务。

但是，理想很丰满，现实却很骨气。当时中国的综合国力很弱，缺乏载人航天所需的各种技术，从航天员训练到在轨生命保障系统。即使是当时正在研制的长征二号运载火箭，在近地轨道的最大运载能力也只有1.8吨，不可能成功将搭载两名航天员的飞船送入近地轨道。最终“黎明一号”项目未能开花结果，尘封于历史。

3

中国首个基于长征二号运载火箭概念的载人飞船方案。总的来说和美国的水星飞船差不多。

时间进入80年代末。随着我国综合国力的提升，特别是大型运载火箭、返回式卫星等航天器技术的不断突破，发射载人航天工程的物质条件终于初步具备。

1990年7月，随着长征二号E运载火箭的成功发射，我国掌握了近地轨道9.2吨的最大运载能力，扫清了载人飞船发展的最大障碍。

1992年9月21日，经局常委会(PSC)批准，中国载人航天工程启动，代号“921工程”。项目规划期长达30年。根据“三步走”计划，明确了从载人飞船研制到最终建造大型在轨空间站的任务和相应的时间节点。

为了保证中国航天这一“世纪工程”的顺利实施，国务院还成立了中国载人航天工程办公室。根据中国的计划，天河空间站的核心模块计划于4月29日至30日发射。

据悉，4月28日18时至4月29日18时，海南省文昌市将实施道路交通管制。这么大的阵势，就算是以前没有关注过“天河”的人也会感受到它的重要性。

天河有多重要？什么……是它和中国自己的空间站的关系？对中国的航天梦有什么意义？今天，C维就围绕“圆梦星空”这个重要节点，给大家一个天河全景透视。

首先必须明确，称“天河”为中国空间站是不正确的。其实只是整个空间站系统最基础的模块，也就是所谓的“核心模块”部分。

长征五号乙遥二和天河组合体以及天河(下)执行发射任务的三维结构图，by @BH-Skywalker。

从结构上讲，发射质量20多吨的天河，是由一大一小两个圆柱形舱体组成。小直径圆筒的顶部具有特殊的球形结构。如果按功能划分，这个核心舱可以分为几个模块:节点舱、生命控制舱、资源舱和舱外设备。

节点舱

顾名思义，节点舱是未来整个空间站的基地节点，载人往返的飞船和空间站的其他模块都将以此为基地进行对接和安装。进出飞船的人员，以及往返空间站各舱的常驻宇航员也需要经过这个节点。节点舱安装在核心舱“小柱段”的末端。它是一个球形压力舱，有四个对接口，包括一个轴向对接口、一个侧向对接口和两个侧向对接泊位。

2018年珠海航展展示的“天河”缩尺模型的节点舱部分，是面对镜头最重要的轴向接口。

救生舱

位于天河中段，包括整个“小柱段”和“大柱段”的三分之二，是未来航天员的主要生活区，拥有复杂的生态维护系统和各种生活设施。

航天员在轨非工作期间主要会在小柱段活动。“小柱段”有三个睡眠区、一个锻炼区、两个平台设备区和一个控制整个空间站的终端。

天河模型的节点舱及其后的“小柱段”部分。“小柱区”是航天员非工作时间停留的主要生活和活动区域。

空间站的生命保障系统，包括制氧、二氧化碳循环、恒温恒湿控制、供水等设备，都安装在生活区的大柱段。考虑到空间站的体积问题，这里将交错设置一些平台设备区，以容纳更多的设备和仪器。

资源舱

位于天河尾部，大柱段的后1/3。有一个特殊的接口用于对接天舟号货船。舱内有推进剂贮箱，舱外安装有用于轨道维护和姿态控制的霍尔电推进发动机。

从“大柱节”尾部拍的照片。注意，照片拍摄时货船对接口没有安装。

外部设备

外墙上还安装了机械臂、太阳能电池板等配件。

用于抓取和固定设备的机械臂是空间站完成建造的必备设备，安装在小柱段的外壁上。天河搭载了两个最大长度为10米的“七自由度大型空间机械臂”。它有自动和手动两种工作模式，自身质量738 kg，在低轨道上可以抓取重达25吨的物体。

央视在报道中提供的“天河”号机械手镜头

空间站一期建设计划

根据目前公布的空间站建设计划，其他模块将在合适的时机发射，并于明年年底组装完成……测试核心模块。

当然，这里的“其他舱”指的是“真实的天空”和“梦幻的天空”。根据载人航天办公室此前公布的计划，这两个模块与天河类似，属于20吨级，将对称连接天河节点模块的两个侧向对接泊位，形成以三个大模块为主体、总重量超过65吨的空间站系统。

空间站初步建成后的主体造型想象图

但“问天”和“圆梦”的到来，并不意味着空间站的建成。整个计划的最后一部分——长光研制的“巡天”光学研究模块计划于2023年发射。

实验舱:“真实的天空”

“烛台”是一个多功能实验舱。舱内有13个科研机柜装载位，舱外有30个标准外露装载接口，可根据不同任务自由携带相应仪器设备。除了上述模块化任务区，田文内部还有一些未分配的运载空间，可以存放一些空间站所需的额外用品、维修零件和仪器设备。

出于安全考虑，“提问者”的两端都装有支持宇航员进出空间站的气闸舱，并配有独立的舱外机械手。这些设计使其部分功能与核心舱互为备份，对提高空间站的安全性和冗余性大有裨益。

实验舱:蒙恬

“蒙恬”的基本结构与“田真”相似。它设计了9个舱内科研机柜装载位，但舱内有独特的可扩展舱外试验平台，接口位可支持37件舱外设备同时工作。

与“问天”的多用途相比，“梦天”的设计任务主要集中在微重力基础物理、空间材料科学、微重力流体物理和燃烧科学等空间科学与应用的相关领域，科学实验项目主要通过舱内的科学实验柜完成。

“巡天”光学舱

在空间站筹备初期，“巡天”曾是蒙恬的一个重要子任务模块，但由于体积和重量巨大，设计部门评估后认为会吃掉蒙恬的大量空间，于是在2010年后，该模块升级为独立的实验模块，由中科院长春光机所(简称“长广所”)研制。

0

与其他两个实验舱一样，“巡天”属于20吨级大型轨道舱，但与“一号”舱不同的是，它被设计为与空间站在共同轨道上独立飞行，只有在需要维护时才会连接到“天河”节点舱的对接接口。

“巡天”设计安装了2米口径大视场离轴三反望远镜的光学望远镜，角分辨率低至0.15”。根据官方报道，巡天将在研究宇宙加速膨胀、暗能量的性质、暗物质的性质、检验宇宙学模型、引力波源的对应体、银河系的三维结构、天体测量、恒星、黑洞和星系等领域开展观测和研究。

空间站后续扩展计划

根据“三步走”计划，中国载人空间站将于2023年随着“巡天”的发射而建成。但这并不意味着中国的空间站建设就此止步。根据最新的计划，空间站可以扩建。

1

中国工程院院士、中国载人航天工程总设计师。

中国载人航天工程总设计师周建平曾在接受采访时说……去年5月的媒体:

未来可能需要的扩张，对更多科学研究的需求将继续出现。根据研究的需要，我们可以通过几种方式来满足这些需要。一个是我们有在轨维护手段和在轨技术升级手段。同时，我们也可以扩展空间站本身。现在是三舱，扩大到四舱甚至六舱是可行的。

2

事实上，中国的“三步走”战略在细节上已经调整过多次。比如天河，在最初的规划中，只是空间站核心舱的验证舱。一旦验证任务完成，将向轨道发射正式的核心模块，并以此为基础建造空间站。但近年来，中国在相关领域取得了突破，航天器的可靠性和稳定性有了很大提高。针对现在的情况，把原来从验证舱到正式舱的“两步走”方案合二为一，最后用一个“天地”一步到位。

按照设计，天河用于与天舟货运飞船对接的船尾对接接口可以与自身节点舱的轴向对接接口对接。如果需要，可以在天河的节点模块轴向对接接口上连接一个核心模块，然后基于新的核心模块开发两个实验模块。最终形成一个终极版的中国空间站，六舱结构，总质量130多吨。

中国载人航天的历史

在20世纪60年代末70年代初的美苏太空竞赛高潮中，中国也启动了所谓的“黎明一号”工程，代号为“714工程”。该计划的目标是设计和制造一艘中国飞船，最多可搭载两名宇航员，并在20世纪70年代初完成中国首次载人航天任务。

但是，理想很丰满，现实却很骨气。当时中国的综合国力很弱，缺乏载人航天所需的各种技术，从航天员训练到在轨生命保障系统。即使是当时正在研制的长征二号运载火箭，在近地轨道的最大运载能力也只有1.8吨，不可能成功将搭载两名航天员的飞船送入近地轨道。最终“黎明一号”项目未能开花结果，尘封于历史。

3

中国首个基于长征二号运载火箭概念的载人飞船方案。总的来说和美国的水星飞船差不多。

时间进入80年代末。随着我国综合国力的提升，特别是大型运载火箭、返回式卫星等航天器技术的不断突破，发射载人航天工程的物质条件终于初步具备。

1990年7月，随着长征二号E运载火箭的成功发射，我国掌握了近地轨道9.2吨的最大运载能力，扫清了载人飞船发展的最大障碍。

1992年9月21日，经局常委会(PSC)批准，中国载人航天工程启动，代号“921工程”。项目规划期长达30年。根据“三步走”计划，明确了从载人飞船研制到最终建造大型在轨空间站的任务和相应的时间节点。

为了保证中国航天这一“世纪工程”的顺利实施，国务院还成立了中国载人航天工程办公室。三步规划——第一步

成功突破载人飞船技术，初步建成我国完全自主的实验载人飞船工程和配套系统，开展空间应用实验；8

搭乘神舟五号飞船升空并成功返回的杨利伟，代表着“第一步”的结束

三步规划-第二步

解决航天员太空行走(舱外活动)问题，突破航天器交会对接技术瓶颈，实现在轨固体和液体物质补给技术突破，验证在轨空间实验室技术，解决具有一定规模和短期有人照料的空间应用问题；

9

2017年9月22日，天舟一号任务的成功，代表着“第二步”的圆满完成

三步规划——第三步

建设真正的空间站，解决大规模(3人以上)、长期有人照料的空间应用问题。

0

2021年4月中下旬，在海南省文昌发射基地整装待发的长征五号乙二火箭“天河”号吊装就位，拍照时包裹在火箭整流罩内。随着“天河”号入轨，“921工程”进入收尾阶段。

建设一个能长期容纳三人以上在轨运行的空间站，是中国载人航天工程的终极目标。为了实现这个目标，中国航天人将为此奋斗31年！如果以1999年11月20日神舟一号飞船首飞为节点，在接下来的22年里，中国航天员先后发射了11艘神舟飞船(7艘载人飞船)、1艘天舟货运飞船、天宫一号目标飞行器和天宫二号空间实验室，共计14艘大型飞船。

2019年7月19日21时06分，随着天宫二号空间实验室历史使命的完成，受控再入大气层并销毁，载人航天工程进入三步走战略收尾阶段。

1

“天河”号已安装在整流罩上，正在运输途中。

耗时31年建成的空间站有什么意义？

十年前，这几乎是社交媒体中的一个必要问题。

答案几乎可以想象得到——“询问身体”“等待一流的灵魂”“面子工程”以及各种角度的“我陷入思考”系列。2012年7月，神舟九号飞船发射前后受到的批评似乎历历在目。

但是时代变了。

近年来，随着国内法制建设，民生不断改善，内外形势的巨大变化，特别是新冠肺炎疫情以来，国人从欧美国家抗疫中看到的种种荒谬乱象，已经站在了2021年的时点上，基本舆论氛围已经翻天覆地了。

但这并不意味着我们不应该弄清楚这个“有什么用”的问题。其实这个问题不傻，也很重要。如果说清楚了，不仅是把我们的认知水平提高到一个新的高度，也是对中国航天人31年奋斗史的一种无声的肯定。

其实这一点有什么用，可以从国际空间站项目中找到答案。

根据著名的《自然》杂志去年的统计，从国际空间站部分开放到2020年，科学家和宇航员已经在这片地球之外唯一的“领地”完成了3000多项科学实验，取得了数千项研究成果。这些成果中有相当一部分已经转化，包括但不限于以下内容:

2

了解骨质疏松症的形成机制，为开发治疗药物和全新的治疗方法提供思路；

观察到了胶体在电场环境中的自组装现象，为制备新型纳米材料提供了一种方法。

发现高光谱可用于海岸环境保护，为海洋环境监测探索了一种新方法。

发现细菌病原体进入太空环境后会变得更加致命；

基于空间站用机械手的研制技术，完成了高精度脑外科手术机器人的研发。

发现了一种新的化疗药物靶向给药方法，可用于乳腺癌的临床试验。

其中，手术机器人的贡献尤为突出。这种神奇的设备可以让医生通过远程控制完成复杂的手术，而不必亲临现场。自2003年以来，这项技术已经解除了数十万患者的痛苦。癌症药物新的靶向给药方式和对骨质疏松症的新认识也在迅速过渡到临床应用，相信会给全球数百万患者带来福音。

国际空间站是迄今为止最大的国际空间合作项目，由美国、俄罗斯、日本、加拿大和欧洲航天局等16个国家发起并完成。但是，其中没有中国。

在这一点上，即使你不是航天迷，也很容易理解自己动手建造空间站对中国航天事业有多么重要；天河作为空间站的核心模块，对我们自己的空间站具有关键意义。

“无中国”即将成为一种瞬态，中华民族长久以来对宇宙的向往终将在星空中写下不可替代的精彩一笔。三步规划——第一步

成功突破载人飞船技术，初步建成我国完全自主的实验载人飞船工程和配套系统，开展空间应用实验；8

搭乘神舟五号飞船升空并成功返回的杨利伟，代表着“第一步”的结束

三步规划-第二步

解决航天员太空行走(舱外活动)问题，突破航天器交会对接技术瓶颈，实现在轨固体和液体物质补给技术突破，验证在轨空间实验室技术，解决具有一定规模和短期有人照料的空间应用问题；

9

2017年9月22日，天舟一号任务的成功，代表着“第二步”的圆满完成

三步规划——第三步

建设真正的空间站，解决大规模(3人以上)、长期有人照料的空间应用问题。

0

2021年4月中下旬，在海南省文昌发射基地整装待发的长征五号乙二火箭“天河”号吊装就位，拍照时包裹在火箭整流罩内。随着“天河”号入轨，“921工程”进入收尾阶段。

建设一个能长期容纳三人以上在轨运行的空间站，是中国载人航天工程的终极目标。为了实现这个目标，中国航天人将为此奋斗31年！如果以1999年11月20日神舟一号飞船首飞为节点，在接下来的22年里，中国航天员先后发射了11艘神舟飞船(7艘载人飞船)、1艘天舟货运飞船、天宫一号目标飞行器和天宫二号空间实验室，共计14艘大型飞船。

2019年7月19日21时06分，随着天宫二号空间实验室历史使命的完成，受控再入大气层并销毁，载人航天工程进入三步走战略收尾阶段。

1

“天河”号已安装在整流罩上，正在运输途中。

耗时31年建成的空间站有什么意义？

十年前，这几乎是社交媒体中的一个必要问题。

答案几乎可以想象得到——“询问身体”“等待一流的灵魂”“面子工程”以及各种角度的“我陷入思考”系列。2012年7月，神舟九号飞船发射前后受到的批评似乎历历在目。

但是时代变了。

近年来，随着国内法制建设，民生不断改善，内外形势的巨大变化，特别是新冠肺炎疫情以来，国人从欧美国家抗疫中看到的种种荒谬乱象，已经站在了2021年的时点上，基本舆论氛围已经翻天覆地了。

但这并不意味着我们不应该弄清楚这个“有什么用”的问题。其实这个问题不傻，也很重要。如果说清楚了，不仅是把我们的认知水平提高到一个新的高度，也是对中国航天人31年奋斗史的一种无声的肯定。

其实这一点有什么用，可以从国际空间站项目中找到答案。

根据著名的《自然》杂志去年的统计，从国际空间站部分开放到2020年，科学家和宇航员已经在这片地球之外唯一的“领地”完成了3000多项科学实验，取得了数千项研究成果。这些成果中有相当一部分已经转化，包括但不限于以下内容:

2

了解骨质疏松症的形成机制，为开发治疗药物和全新的治疗方法提供思路；

观察到了胶体在电场环境中的自组装现象，为制备新型纳米材料提供了一种方法。

发现高光谱可用于海岸环境保护，为海洋环境监测探索了一种新方法。

发现细菌病原体进入太空环境后会变得更加致命；

基于空间站用机械手的研制技术，完成了高精度脑外科手术机器人的研发。

发现了一种新的化疗药物靶向给药方法，可用于乳腺癌的临床试验。

其中，手术机器人的贡献尤为突出。这种神奇的设备可以让医生通过远程控制完成复杂的手术，而不必亲临现场。自2003年以来，这项技术已经解除了数十万患者的痛苦。癌症药物新的靶向给药方式和对骨质疏松症的新认识也在迅速过渡到临床应用，相信会给全球数百万患者带来福音。

国际空间站是迄今为止最大的国际空间合作项目，由美国、俄罗斯、日本、加拿大和欧洲航天局等16个国家发起并完成。但是，其中没有中国。

在这一点上，即使你不是航天迷，也很容易理解自己动手建造空间站对中国航天事业有多么重要；天河作为空间站的核心模块，对我们自己的空间站具有关键意义。

“无中国”即将成为一种瞬态，中华民族长久以来对宇宙的向往终将在星空中写下不可替代的精彩一笔。

标签：世纪发现远程

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