神舟十二號(hào)載人飛船發(fā)射升空，三名航天員將在太空生活三個(gè)月
神舟十二號(hào)載人飛船飛行乘組由航天員聶海勝（中）、劉伯明（右）和湯洪波（左）三人組成，聶海勝擔(dān)任指令長(zhǎng) | 圖源：新華社
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2021年6月17日上午9時(shí)22分27秒，神舟十二號(hào)載人航天飛船于酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心發(fā)射升空。三位航天員聶海勝、劉伯明和湯洪波承擔(dān)飛行任務(wù)，將在太空中度過(guò)三個(gè)月時(shí)間。此前中國(guó)航天員在太空中生活的最長(zhǎng)記錄是33天。
神舟十二號(hào)飛船飛向的目標(biāo)，正是在約距離地球390公里的低地球軌道運(yùn)行的 “天和” 核心艙和 “天舟二號(hào)” 的組合體?！疤旌汀焙诵呐撌侵袊?guó)正在建設(shè)中的第一個(gè)空間站 “天宮號(hào)” 的核心艙體，于2021年4月29日發(fā)射升空。“天舟二號(hào)” 則是在一個(gè)月后發(fā)射的無(wú)人貨運(yùn)飛船，用于向核心艙提供補(bǔ)給。神舟十二號(hào)入軌后，將對(duì)接 “天和” 核心艙的前向端口，航天員們也將由此進(jìn)入核心艙駐留。
據(jù)官方介紹，神舟十二號(hào)載人飛行任務(wù)，是中國(guó)空間站關(guān)鍵技術(shù)驗(yàn)證階段第四次飛行任務(wù)，也是空間站階段首次載人飛行任務(wù) [1]，該任務(wù)與中國(guó)正在進(jìn)行中的空間站建設(shè)緊密聯(lián)系在一起，被認(rèn)為是一個(gè)樞紐型工程。
在6月16日的酒泉新聞發(fā)布會(huì)上，中國(guó)載人航天工程辦公室主任助理季啟明透露，此次任務(wù)將 “全面驗(yàn)證航天員長(zhǎng)期駐留保障技術(shù)”，也將 “在軌驗(yàn)證航天員與機(jī)械臂共同完成出艙活動(dòng)、及艙外操作的能力”。也就是說(shuō)，航天員是否能順利在空間站長(zhǎng)期生活、獲得補(bǔ)給物資、出艙活動(dòng)甚至在艙外工作和維修設(shè)備等等，都將在這次航程中得到檢驗(yàn)。[2]
航天員們將面臨什么樣的挑戰(zhàn)？他們正在建設(shè)的是一個(gè)怎樣的空間站？而如此大費(fèi)周章建設(shè)中國(guó)自己的空間站，是為了什么？
這次航天任務(wù)將再次刷新中國(guó)航天員駐留太空的時(shí)間。季啟明在發(fā)布會(huì)上透露，三位航天員將在空間站軌道上駐留約3個(gè)月時(shí)間。這也是中國(guó)航天員首次嘗試長(zhǎng)期駐留。
此前，2016年神舟十一號(hào)飛船發(fā)射后，航天員景海鵬和陳冬在太空停留了33天，其中在天宮二號(hào)內(nèi)停留了30天，是停留時(shí)間最長(zhǎng)的記錄。在一個(gè)月的時(shí)間里，他們培養(yǎng)的蠶吐絲結(jié)繭，種出了太空生菜，跑步、蹬自行車、打乒乓球，還收看了新聞聯(lián)播。[3]
而與中期駐留相比，90天的挑戰(zhàn)顯然更大。“天宮號(hào)” 空間站也為此被打造成為了目前最 “宜居” 的航天器。
分別于2011年和2016年發(fā)射的 “天宮一號(hào)” 和 “天宮二號(hào)”，發(fā)射重量都在8噸左右，提供給航天員的艙內(nèi)活動(dòng)空間均為15立方米。據(jù)《中國(guó)航天報(bào)》，“天宮號(hào)” 空間站的艙內(nèi)活動(dòng)空間將提升到110立方米，其中核心艙的活動(dòng)空間為53立方米。充足的空間也為提供更舒適的環(huán)境創(chuàng)造了條件。[4-6]
“天宮二號(hào)” 曾經(jīng)首次采用載人宜居環(huán)境設(shè)計(jì)，區(qū)分了睡眠區(qū)和工作區(qū)，并采用降噪技術(shù)、改善燈光等等，為航天員提供更好的工作和休息環(huán)境 [5]。
“天和” 核心艙在此之上更進(jìn)一步，不僅提供了更細(xì)致的功能分區(qū)，還考慮到了清潔、航天員隱私等我們?cè)诘厍蛏钪辛?xí)以為常、而在太空中很“奢侈”的需求。
核心艙分為生活區(qū)和工作區(qū)，生活區(qū)內(nèi)有獨(dú)立的睡眠區(qū)、衛(wèi)生區(qū)、鍛煉區(qū)，還配有太空廚房及就餐區(qū)。甚至還配備了Wi-Fi和 “全屋智能家居”，航天員通過(guò)手持終端就能控制燈光，切換多種模式。
因?yàn)樗谔罩袝?huì)失重，四處漂浮，在“天宮二號(hào)”上生活了30天的景海鵬和陳冬曾經(jīng)因?yàn)橐恢睙o(wú)法洗澡洗頭煩惱，在回到地面后直接在直升機(jī)上洗了頭。此次 “天和” 核心艙提供了一個(gè) “包裹式淋浴間” 的解決方案，航天員可以手持噴槍，把自己擦拭干凈。
此外，空間站為保護(hù)航天員隱私，還設(shè)了一條私密語(yǔ)音通道，用于與家人溝通。
神舟十一號(hào)的航天員任務(wù)都在艙內(nèi)完成，而此次神舟十二號(hào)上天，艙外活動(dòng)將成為重點(diǎn)。仔細(xì)看這次的飛行任務(wù)標(biāo)識(shí)，與前兩次神舟十號(hào)、十一號(hào)僅僅畫了 “天宮” 空間站不同，空間站艙體外部伸出一支機(jī)械臂，托著一個(gè)身穿宇航服的小人。[1,7]
季啟明透露，三位航天員將在機(jī)械臂的支持下，首次開(kāi)展較長(zhǎng)時(shí)間的出艙活動(dòng)，進(jìn)行艙外的設(shè)備安裝、維修維護(hù)等操作作業(yè)。在計(jì)劃的兩次出艙活動(dòng)中，他們將完成艙外工具箱的組裝、全景攝像機(jī)抬升和擴(kuò)展泵組的安裝等工作。
核心艙的日常管理、自身身體健康的管理和科學(xué)技術(shù)實(shí)驗(yàn)也是三位航天員將要執(zhí)行的太空任務(wù)。
與1998年就投入運(yùn)行的國(guó)際空間站（ISS）比起來(lái)，中國(guó)要建設(shè)的空間站目前規(guī)模并不大。
國(guó)際空間站總長(zhǎng)109米，稍短于一個(gè)美式橄欖球場(chǎng)的長(zhǎng)度，總重有419噸 [8]。
而 “天宮” 空間站，預(yù)計(jì)在2022年前后完全建成，由核心艙 “天和” 和兩個(gè)實(shí)驗(yàn)艙 “問(wèn)天”、“夢(mèng)天” 共三個(gè)艙體組成T字型，每個(gè)質(zhì)量都是20多噸，總重為66噸。
中國(guó)航天科技集團(tuán)五院空間站系統(tǒng)副總設(shè)計(jì)師柏林厚曾就中國(guó)空間站總體規(guī)模不及國(guó)際空間站，回應(yīng)《中國(guó)青年報(bào)》，稱 “主要是在建設(shè)思路上按照符合中國(guó)國(guó)情，有所為、有所不為來(lái)考慮，綜合當(dāng)前需求和耗費(fèi)等因素…… 采用規(guī)模適度、留有發(fā)展空間的思路，既可以滿足重大科學(xué)研究項(xiàng)目的需要，又同時(shí)具備擴(kuò)展和支持來(lái)往飛行器對(duì)接的能力?！?span id="vl58cylkh8" class="Apple-converted-space"> [9]
未來(lái)，“天宮” 空間站或許會(huì)通過(guò)對(duì)接口不斷擴(kuò)大規(guī)模。一般而言，永久空間站至少要有兩個(gè)對(duì)接口，同時(shí)對(duì)接載人飛行器、貨運(yùn)飛船或?qū)嶒?yàn)艙 [10]?！疤旌汀?核心艙有三個(gè)對(duì)接口，用于載人飛船、貨運(yùn)飛船及其他飛行器訪問(wèn)空間站。中國(guó)航天科技集團(tuán)五院空間站核心艙結(jié)構(gòu)分系統(tǒng)主任設(shè)計(jì)師施麗銘打了個(gè)比方，核心艙相當(dāng)于樹(shù)干，其他艙位會(huì)安裝在接口上，如枝葉不斷延伸向外 [9]。
相對(duì)于此前發(fā)射的試驗(yàn)性飛行器，“天和”核心艙已經(jīng)是我國(guó)目前最大的航天器。它全長(zhǎng)16.6米，比五層樓還高，發(fā)射質(zhì)量22.5噸，相當(dāng)于三輛大客車的空重。核心艙是空間站的管理和控制中心，也是航天員生活的主要場(chǎng)所，還能支持開(kāi)展少量的空間科學(xué)實(shí)驗(yàn)和技術(shù)試驗(yàn)。
除了三個(gè)對(duì)接口外，核心艙還有兩個(gè)停泊口，用于兩個(gè)實(shí)驗(yàn)艙與核心艙組裝形成空間站組合體，另有一個(gè)出艙口供航天員出艙活動(dòng) [11]。
天宮空間站也將是一個(gè)開(kāi)放的空間站。目前，已有17個(gè)國(guó)家的9個(gè)項(xiàng)目入選中國(guó)空間站科學(xué)實(shí)驗(yàn)首批項(xiàng)目，包括多個(gè)歐盟國(guó)家、印度、俄羅斯、肯尼亞、日本、沙特阿拉伯、中國(guó)、墨西哥、秘魯?shù)龋婕翱臻g天文學(xué)、微重力流體物理與燃燒科學(xué)、地球科學(xué)、應(yīng)用新技術(shù)、空間生命科學(xué)與生物技術(shù)等領(lǐng)域 [12]。
空間站能有什么用處？也許比你想得要多。
美國(guó)國(guó)家航空和宇航局（NASA）在對(duì)國(guó)際空間站的介紹中提到，他們將空間站用于研究太空中的生活和工作，而這些經(jīng)驗(yàn) “會(huì)使人類探索更深的太空成為可能”。
我們現(xiàn)在知道，微重力狀態(tài)下的太空生活可能導(dǎo)致宇航員骨密度下降，也會(huì)損傷眼睛等 [13]。
而NASA于2019年公布的一項(xiàng)針對(duì)雙胞胎宇航員的對(duì)比研究顯示，在國(guó)際空間站上生活了一年的Scott Kelly相比在地面上生活的兄弟Mark Kelly，在新陳代謝、基因和認(rèn)知表現(xiàn)上都有明顯變化，且在回到地面上后還會(huì)持續(xù)很久 [14]。而如果未來(lái)人們要經(jīng)過(guò)8到9個(gè)月的太空旅行到達(dá)火星，這些問(wèn)題就必須納入考量。
此外，在空間站上還可以開(kāi)展地面上無(wú)法進(jìn)行的科學(xué)研究，比如觀測(cè)地球上因?yàn)榇髿庹趽醵y以觀測(cè)的星體，利用微重力環(huán)境合成合金材料或蛋白質(zhì)晶體等等。
除了探索宇宙和科學(xué)之外，空間站相關(guān)技術(shù)的發(fā)展也能讓地球上的人們獲益。NASA就在網(wǎng)站上列舉了其中15種好處，如航天員的清潔水系統(tǒng)可以用于缺水或水污染地區(qū)、太空遠(yuǎn)程治療技術(shù)也可用于地球上遠(yuǎn)程的醫(yī)療救助、監(jiān)測(cè)航天員眼部健康的眼球運(yùn)動(dòng)跟蹤系統(tǒng)也可用激光手術(shù)后的跟蹤、衛(wèi)星系統(tǒng)可以監(jiān)測(cè)地球上的水質(zhì)和自然災(zāi)害等。天宮二號(hào)就曾做珠江口地區(qū)圍填海變化監(jiān)測(cè)，為自然海岸線保護(hù)提供依據(jù)。[15,16]
中國(guó)建設(shè)空間站的設(shè)想始于29年前。1992年，中央確定中國(guó)載人航天 “三步走”，其中第三步就是建設(shè)自己的空間站。彼時(shí)，中國(guó)還沒(méi)有自己的載人飛船，空間站聽(tīng)上去更是個(gè)遙遠(yuǎn)的夢(mèng)想。[17]
今天，我們?nèi)绻ь^看天空，每隔90多分鐘，“天宮” 空間站就在頭頂飛過(guò) [18]。
茫茫宇宙中，一座由中國(guó)人建造的空間站，正在逐步落地并投入運(yùn)營(yíng)，將成為中國(guó)乃至世界探索太空的中轉(zhuǎn)站。
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加油，為了人類命運(yùn)共同體。