4月29日，伴隨著長(zhǎng)征五號(hào)B運(yùn)載火箭的發(fā)射升空，中國(guó)空間站天和核心艙成功進(jìn)入預(yù)定軌道。中國(guó)天宮號(hào)空間站的在軌組裝建造工作，宣告全面展開(kāi)。在今明兩年，中國(guó)預(yù)計(jì)通過(guò)11次航天發(fā)射，完成空間站的建設(shè)。屆時(shí)，中國(guó)宇航員將常駐太空。
中國(guó)載人航天工程進(jìn)入新的階段
中國(guó)航天員在太空的“旅游簽證”升級(jí)為“暫住證”
（圖：clicked/圖蟲(chóng)創(chuàng)意）▼
近地軌道空間站誕生于上世紀(jì)70年代，是美蘇太空競(jìng)賽的產(chǎn)物。由于空間站必須滿足人員常駐的條件，所以無(wú)論是建造還是維護(hù)，都需要大筆資金。所以在冷戰(zhàn)結(jié)束后，美俄等國(guó)通過(guò)合作共同建造國(guó)際空間站，并分擔(dān)空間站的費(fèi)用。
1973年，天空實(shí)驗(yàn)室作為美國(guó)第一個(gè)空間站
搭載改良過(guò)的土星V運(yùn)載火箭升空
（圖：NASA ）▼
那么，今天的中國(guó)人為什么要獨(dú)自建造自己的空間站呢？空間站的具體用途是什么，又會(huì)對(duì)未來(lái)的太空開(kāi)發(fā)與國(guó)力競(jìng)爭(zhēng)造成何種影響？
胖5出征
此次發(fā)射的地點(diǎn)位于海南文昌，這里有著中國(guó)最靠近赤道的發(fā)射場(chǎng)，這也是文昌航天發(fā)射場(chǎng)選址的主要原因之一。
它與中國(guó)另外三個(gè)衛(wèi)星發(fā)射中心相比，有著低緯度的天然優(yōu)勢(shì)。這是因?yàn)榈厍驀@地軸作自轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。雖然自轉(zhuǎn)的角速度全球相同，但是線速度隨著緯度的變化而不同。離赤道越近，自轉(zhuǎn)的線速度就越大，而南北極點(diǎn)的線速度則為0。
地球的自傳方向是自西向東
赤道線的速度約465.1 m/s
（圖：NASA）▼
由于地球自轉(zhuǎn)是自西向東的，如果在赤道向東發(fā)射火箭，還沒(méi)有起飛就已經(jīng)獲得了和赤道一樣的自轉(zhuǎn)線速度，極大地節(jié)省了火箭的能耗。
如此一來(lái)，文昌發(fā)射場(chǎng)的緯度為19°N，相比酒泉、太原、西昌都更節(jié)省燃料，也更適合重型運(yùn)載火箭。比如此次發(fā)射的長(zhǎng)征五號(hào)B遙二運(yùn)載火箭，就屬于“重量級(jí)選手”。
緯度最低的一個(gè)▼
長(zhǎng)征五號(hào)，以其粗大的外形特點(diǎn)使他獲得了“胖5”的稱號(hào)。中國(guó)現(xiàn)役火箭里面，像長(zhǎng)征二號(hào)、長(zhǎng)征三號(hào)系列，還有長(zhǎng)征七號(hào)系列，都是3.35米直徑的，而長(zhǎng)征五號(hào)的直徑是5米，最大起飛重量達(dá)到800余噸，最大起飛推力是1000余噸。是現(xiàn)役體型最大、力量最強(qiáng)的一型火箭。
長(zhǎng)征五號(hào)采用了高達(dá)95%的新技術(shù)
是中國(guó)現(xiàn)役芯級(jí)直徑最粗、運(yùn)載能力最強(qiáng)的火箭
（圖：篁竹水聲/Wiki）▼
由長(zhǎng)征五號(hào)運(yùn)載火箭為基礎(chǔ)改進(jìn)研制而成的長(zhǎng)征五號(hào)B，外觀尺寸還要更“矮胖”一點(diǎn)。矮是因?yàn)樗捎昧艘患?jí)半構(gòu)型，也就是芯一級(jí)+助推器+整流罩，高度為53.7米。而兩級(jí)半構(gòu)型（芯一級(jí)+助推器+芯二級(jí)+整流罩）的長(zhǎng)征五號(hào)高度為57米，矮了約3.3米。
此外長(zhǎng)征五號(hào)B的整流罩長(zhǎng)度達(dá)20.5米，是最大的整流罩。整流罩就是火箭頂端的那一層外殼，使航天器在發(fā)射過(guò)程中得以避開(kāi)劇烈的空氣摩擦帶來(lái)的高溫。整流罩的尺寸越大，就越能裝載更大的航天器。
通俗來(lái)說(shuō)，也就是大家看到的火箭頭的外殼部分
里面裝載著要送入太空的航天器
（圖：Wiki）▼
這兩型火箭雖然同屬長(zhǎng)征五號(hào)系列，但它們?cè)谠O(shè)計(jì)、用途等方面都有很多不同。長(zhǎng)征五號(hào)B與俄羅斯“質(zhì)子-M”，美國(guó)“獵鷹-9號(hào)”、“德?tīng)査蘒V”，歐洲“阿麗亞娜-5”等火箭的運(yùn)載能力相當(dāng)。這項(xiàng)技術(shù)的成熟，使得中國(guó)大型運(yùn)載火箭的技術(shù)進(jìn)入世界第一梯隊(duì)。
重型運(yùn)載火箭是探索太空的基礎(chǔ)
長(zhǎng)五B的多次成功發(fā)射也使中國(guó)躋身航天強(qiáng)國(guó)之列
（圖：Wiki&網(wǎng)絡(luò)）▼
目前長(zhǎng)征五號(hào)B，主要承擔(dān)我國(guó)空間站艙段等重大航天發(fā)射任務(wù)。比如此次的中國(guó)空間站天和核心艙的發(fā)射，這標(biāo)志著我國(guó)載人航天又一個(gè)里程碑時(shí)刻。
太空實(shí)驗(yàn)室
此次發(fā)射之所以如此重要，就是因?yàn)槠浯钶d的中國(guó)空間站天和核心艙，是中國(guó)空間站的關(guān)鍵所在。如果空間站是一套住宅，那么天和核心艙就是客廳。
不管從字面意義上，還是功能意義上，核心艙都是中國(guó)空間站最重要的一個(gè)艙段。它承擔(dān)著空間站的整體控制、能源、管理等關(guān)鍵功能，由于核心艙進(jìn)入軌道之后，后續(xù)在軌長(zhǎng)期駐留的航天員，要在核心艙開(kāi)展一系列技術(shù)驗(yàn)證和科學(xué)實(shí)驗(yàn)工作。所以核心艙是航天員的一個(gè)家，也是他們的工作場(chǎng)所。
發(fā)射之前的天和號(hào)核心艙
艙體由三個(gè)部分組成：可居住的生活區(qū)
不可居住的服務(wù)區(qū)和一個(gè)對(duì)接中心
（圖：Wiki）▼
人類建設(shè)空間站的目的，就是能做一些在地球上做不了的事情。雖然地球引力可以讓我們腳踏實(shí)地；磁場(chǎng)和大氣層可以讓我們免受宇宙輻射威脅。但這種保護(hù)，某種意義上也是阻礙，正如俄國(guó)科學(xué)家齊奧爾科夫斯基說(shuō)過(guò)：“地球是人類的搖籃，但是人類不能永遠(yuǎn)生活在搖籃里?！?/p>
在地球的保護(hù)之下，人類被束縛住了手腳，有很多科學(xué)實(shí)驗(yàn)是無(wú)法完成的。在觀測(cè)宇宙方面，大氣層相當(dāng)于一層濾鏡，許多天體是我們?cè)诘孛嫔蠠o(wú)法觀測(cè)到的。而在空間站當(dāng)中，可以用太空望遠(yuǎn)鏡，比如說(shuō)巡天號(hào)的光學(xué)艙（與中國(guó)空間站共軌飛行的巡天倉(cāng)，可以和空間站對(duì)接），來(lái)對(duì)宇宙進(jìn)行更精確、更清晰的觀察。
最著名的太空望遠(yuǎn)鏡就是哈勃太空望遠(yuǎn)鏡了
在太空看宇宙是人類研究宇宙的一個(gè)必要視角
（圖：NASA）▼
哈勃望遠(yuǎn)鏡拍攝的著名影像“創(chuàng)生之柱”
（2014版本 圖：NASA）▼
在材料合成方面，空間站的建設(shè)也有著重要意義。受限于重力，地球上很多金屬材料無(wú)法融合在一起做成合金。比如鉛，其質(zhì)量大于絕大多數(shù)常見(jiàn)金屬。如果將鉛與其它金屬一起熔鑄，鉛就會(huì)因?yàn)橹亓υ蚨恋降紫隆＞腿缤陀鸵粯?，總是油浮在上面，水沉在下面?/p>
而在太空中就不存在這樣的問(wèn)題，處于失重狀態(tài)的空間站有條件把地面上無(wú)法相融的金屬加熱之后在太空當(dāng)中合成到一起，進(jìn)而制造出很多新型合金。美國(guó)在其航天器上，加工出了鋁鉛、銩鍺、鉛鋅、鋁銅等合金。太空合金所具備的強(qiáng)度、抗疲勞程度、導(dǎo)電率、導(dǎo)熱率等性能都比地面上加工出來(lái)的材料要高得多。我們可以展望，如果這些新型材料能夠大量生產(chǎn)，將會(huì)給人們的日常生活帶來(lái)何種改變。
在國(guó)際空間站外部進(jìn)行的材料實(shí)驗(yàn)
是一項(xiàng)關(guān)于不同材料暴露在太空環(huán)境中的信息收集實(shí)驗(yàn)
（圖：NASA ）▼
此外，空間站中可以生成新的蛋白質(zhì)和材料。在失重環(huán)境下，蛋白質(zhì)晶體的生長(zhǎng)效果比在地面上更好?？茖W(xué)家可以通過(guò)合成這種新型蛋白質(zhì)研發(fā)新藥，也可以對(duì)很多疑難雜癥的致病機(jī)理進(jìn)行更通透的了解。
還可以試著種白菜
（圖：Wiki）▼
建造空間站并不僅僅為了探索太空，也可以探索我們?nèi)祟愖陨?。航天員長(zhǎng)期處在太空環(huán)境下，可以讓我們了解人體在太空飛行過(guò)程中的問(wèn)題，比如說(shuō)骨鈣的流失、心理問(wèn)題等等。所以，空間站可以作為以后進(jìn)行深空載人探索的實(shí)驗(yàn)基地。
對(duì)于人體在太空中的健康研究也是太空移民的基礎(chǔ)
若人類只能是地球的過(guò)客
那太空移民計(jì)劃似乎是物種延續(xù)的一個(gè)方向
（圖：Dennis Davidson&Pat Rawlings/NASA）▼
唯一的天宮
從空間站的設(shè)想到實(shí)際建設(shè)，中國(guó)人一直都無(wú)緣參與。1869年，美國(guó)作家愛(ài)德華·希爾在其科幻作品《磚砌的月亮》中，最早描繪了空間站的概念。后來(lái)，蘇聯(lián)科學(xué)家齊奧爾科夫斯基以及歐洲火箭之父赫爾曼·奧伯特提出了空間站的理論設(shè)想。1971年，蘇聯(lián)“禮炮一號(hào)”發(fā)射升空，是人類歷史上第一座空間站。
作為人類航天的先行者
禮炮一號(hào)的命運(yùn)也頗為坎坷
僅運(yùn)行了175天就化為碎片散落于太空
（圖：蘇聯(lián)郵政）▼
此后的一段時(shí)間，美蘇（或者說(shuō)美俄）幾乎壟斷了航天技術(shù)。如今，地球上空的人造衛(wèi)星有8成都屬于美國(guó)或俄羅斯。始建于1998年的國(guó)際空間站，其核心技術(shù)與材料也都出自美俄兩國(guó)。
國(guó)際空間站是以美俄為主導(dǎo)
日本，加拿大及歐洲空間局為簇?fù)碚叩娜祟惖诰艂€(gè)空間站
執(zhí)行的太空計(jì)劃幾乎也都是以美俄為主
（圖：NASA/Paolo Nespoli）▼
直到今天，中國(guó)航天人才迎頭趕上。從2011年9月“天宮一號(hào)”發(fā)射升空，到天和核心艙歸位，中國(guó)航天已經(jīng)取得了全球矚目的成就。當(dāng)天宮號(hào)建成后，我們可以自豪地仰望天宇，近地軌道中僅有的兩個(gè)空間站，一個(gè)是國(guó)際空間站，另一個(gè)則獨(dú)屬中國(guó)。
由于國(guó)際空間站已經(jīng)接近其使用壽命，有人認(rèn)為，到了2024年，也許中國(guó)的空間站將成為世界上唯一的近地軌道空間站。屆時(shí)，許多國(guó)家都不得不與中國(guó)進(jìn)行合作，來(lái)完成他們的的太空實(shí)驗(yàn)和宇宙觀測(cè)工作。
美國(guó)頒布法令將國(guó)際空間站的運(yùn)行期限延長(zhǎng)至2030年
也是擔(dān)心美國(guó)航天在低地球軌道上存在空白期
但縫縫補(bǔ)補(bǔ)的高齡空間站仍舊存在很大不確定性
（圖：NASA）▼
這個(gè)說(shuō)法是否會(huì)成為現(xiàn)實(shí)，現(xiàn)在還很難下一個(gè)定論。國(guó)際空間站雖然已經(jīng)接近使用年限，但據(jù)一位不愿透露姓名的俄羅斯科學(xué)家稱，它還可以延長(zhǎng)壽命到2028年。因?yàn)樵谠O(shè)計(jì)之初，俄羅斯科學(xué)家們就設(shè)計(jì)了延長(zhǎng)其使用年限的方法。
另一方面，俄羅斯和美國(guó)都提出過(guò)自行建造空間站的計(jì)劃。如果這些項(xiàng)目都能穩(wěn)步推行，那么未來(lái)將會(huì)有4個(gè)載人空間站同時(shí)運(yùn)行。
美國(guó)計(jì)劃2024年在月球軌道建造空間站
作為阿爾忒彌斯計(jì)劃的一部分
目標(biāo)是重返月球并登陸火星！
（圖：NASA）▼
不過(guò)，空間站的建設(shè)談何容易。俄羅斯建造空間站確實(shí)有經(jīng)驗(yàn)，但資金是個(gè)大問(wèn)題。美國(guó)方面，是否還愿意一邊投資維護(hù)國(guó)際空間站，一邊建造自己的空間站，同樣是個(gè)問(wèn)題。如果兩頭兼顧，勢(shì)必耗費(fèi)更多資金。
所以在很大概率上，中國(guó)的空間站將會(huì)在較長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)，成為人類太空探索事業(yè)的一件重器。
期待從天宮空間站傳回的宇宙影像
（圖：NASA）▼
參考文獻(xiàn)：
1.http://live.baidu.com/m/media/pclive/pchome/live.html?room_id=4384795059&source=search
2.《中國(guó)空間站將成為唯一的人類空間站嗎？》環(huán)球網(wǎng)
3.https://infogalactic.com/info/Space_station
4.https://infogalactic.com/info/Tiangong_program
5.http://www.xinhuanet.com/politics/2021-04/29/c_1127391037.htm
*本文內(nèi)容為作者提供，不代表地球知識(shí)局立場(chǎng)
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