龐之浩(北京空間科技信息研究所)
2013年的世界載人航天活動精彩紛呈。美國首次發射了第2種商用貨運飛船“天鵝座”,這表明美國的“商業航天”之路正逐漸形成。俄羅斯“聯盟”系列載人飛船開始采用快速對接模式,即升空后只用6h就能抵達“國際空間站”。歐洲航天局發射了有史以來質量最大的貨運飛船—“阿爾伯特·愛因斯坦”,并通過了實驗型再入飛行器重要的下降著陸測試。日本H-2轉移飛行器-4把世界第一個能會話的小型太空機器人“基博”帶入了“國際空間站”,并開展了會話實驗。中國神舟-10飛船首次進行了應用性飛行和繞飛,女航天員王亞平還在天宮-1實驗艙內進行了中國第一次、世界第二次太空授課,受到廣泛好評。
2013年,美國載人航天活動的特點有三個,一是多次進行“機器人燃料加注任務”(RRM)試驗;二是第2種商用貨運飛船“天鵝座”投入使用,為“國際空間站”提供貨物運輸;三是航天員多次出艙維修“國際空間站”。
2013年,美國多次進行了“機器人燃料加注任務”試驗,希望通過發展機器人在軌服務能力來維修或為衛星加注燃料,增加衛星壽命。
“機器人燃料加注任務”試驗將耗時3年,預算資金2260萬美元?!皺C器人燃料加注任務”是一種洗衣機大小的實驗平臺,由模擬衛星和4種專用工具組成。其專用工具包括:剪線鉗和墊片操作工具、多功能工具、安全帽拆除工具、噴嘴工具。每個工具上都安裝了2臺相機,地面團隊可有效觀察和控制任務進展情況。
該實驗平臺在2011年8月航天飛機最后一次飛行時攜帶至“國際空間站”,放在空間站右舷桁架的快速后勤搬運器-4上。它用于試驗太空機器人,包括模擬打開衛星上的閥門、切割線路、拆掉模擬燃料螺帽后向模塊注入模擬燃料等精確作業,以測試項目可行性。它表明用于衛星維修、維護的太空機器人及相關先進技術進入了新時代。
其過程是:①通過空間站上的加拿大“靈巧機械臂”把連接管工具插入“機器人燃料加注任務”試驗燃料閥;②向“機器人燃料加注任務”發送精確命令,使它通過其流體傳輸系統和附屬燃料閥將液態乙醇傳輸進入連接管工具,隨后再傳輸回到“機器人燃料加注任務”實驗平臺的貯液器中;③當流體傳輸完成后,連接管工具與試驗燃料閥斷開,但將其自身的一部分即靈巧“快速斷開”裝置留下,以便為未來簡易的和更高效的燃料加注連接創造條件;④“靈巧機械臂”將連接管工具放回“機器人燃料加注任務”中,并安裝好穩定裝置。通過進行在軌流體傳輸,驗證了配備有精密工具、采用創新性推進劑傳輸系統以及精心設計程序的機器人遙控技術,證明了機器人能夠在太空執行為“沒有專用燃料加注接口”的衛星提供服務的能力。
“機器人燃料加注任務”演示驗證的技術未來可能會對衛星產生重要影響,是發展開創性的衛星服務領域機器人技術的重要步驟。美國航空航天局希望通過發展機器人在軌服務能力來維修或為地球靜止軌道衛星加注燃料,增加衛星彌足珍貴的功能壽命,并擴展衛星運營商的選擇能力。目前,在近地軌道有超過1100顆衛星在軌工作,還有2500顆失效的衛星仍然位于地球軌道上。因此,降低衛星的建造成本和替換成本至關重要。美國航空航天局還希望此類新技術能夠幫助推動迅速興起的商業衛星服務業的發展。“機器人燃料加注任務”是衛星在軌服務技術和“國際空間站”機器人技術發展的重要里程碑,同時標志著“國際空間站”是先進航天技術演示驗證的良好平臺。

“機器人燃料加注任務”實驗平臺
2013年3月1日,美國太空探索技術公司用獵鷹-9火箭成功發射了“龍”貨運飛船。根據與美國航空航天局總額16億美元的合同,太空探索技術公司將用“龍”貨運飛船向“國際空間站”進行至少12次補給,此為第2次。
在這次飛行中,由于“龍”飛船與火箭分離后飛船上的4臺姿控發動機中有3臺未能及時啟動,使飛船開始姿態漂移,太陽電池翼也暫緩打開。排除故障后,“龍”飛船被允許繼續接近“國際空間站”,但已錯失原定于3月2日進行對接的時機,最后于3月3日對接在“國際空間站”和諧號節點艙上。飛船與空間站之間的對接艙門于3月4日打開。
“龍”飛船此行為空間站的6名航天員送去質量約544kg的補給,包括食物、蘋果、衣服、空氣凈化器、太空行走的工具和電池、電腦硬件和來自美國、加拿大、日本的多項重要科研設施(納米實驗架、實驗種子、裝有實驗鼠干細胞樣本和蛋白質晶體的2臺醫學冰箱)以及一些繪畫顏料(滿足不少高中生觀察在太空中如何作畫和畫作晾干過程的愿望)。3月26日,“龍”飛船返航,運回醫療實驗樣本、舊儀器等約1210kg物品,墜落在加州南部海岸數百千米的太平洋洋面,由太空探索技術公司回收,用一艘船拖至洛杉磯。在那里,“龍”飛船上的一些貨物將在48h內返回給美國航空航天局,其中包括一個裝滿“國際空間站”微重力研究實驗樣本的冰箱,然后飛船轉至太空探索技術公司位于得克薩斯州的工廠進行檢測和卸貨。

“國際空間站”上的加拿大機械臂-2準備捕獲“天鵝座”貨運飛船
2013年9月18日,美國軌道科學公司從美國瓦勒普斯島上的美國航空航天局基地,用“安塔瑞斯”火箭成功發射了首艘“天鵝座”貨運飛船。該飛船試驗性地攜帶了近600kg的補給物資,包括食品、衣物等,主要任務是驗證飛船具有可靠地向“國際空間站”送貨的能力。
“天鵝座”原計劃于9月22日與空間站對接,但由于通信故障(飛船與空間站上的定位系統存在數據格式不兼容)等原因,“天鵝座”與空間站的對接被數次推遲。為此,軌道科學公司迅速開發了一個軟件補丁解決了不兼容問題。9月29日,意大利航天員帕爾米塔諾操作空間站上的加拿大機械臂-2,成功抓住了緩緩靠近的“天鵝座”,使其與空間站成功對接。“天鵝座”在空間站的和諧號節點艙上停留了23天。10月22日,“天鵝座”與空間站分離,10月23日返回地球大氣層并燃燒焚毀。
這是美國航空航天局商業軌道運輸服務計劃(COTS)中“天鵝座”的首次驗證任務。按照合同,從2013年年底到2016年,“天鵝座”將分8次為空間站運送總質量約20t的補給物資?!鞍菜鹚埂被鸺怯擅绹壍揽茖W公司研發,近地軌道運載能力5t。“天鵝座”由加壓貨物艙與服務艙組成,前者由泰雷茲-阿萊尼亞航天公司制造,其基本裝載容量為18.9m3;后者由軌道科學公司制造,采用2個砷化鎵太陽電池翼,可提供4kW的電力。研發“天鵝座”的美國軌道科學公司是繼太空探索技術公司之后,第二家用商業飛船向“國際空間站”送貨的美國私營企業。
2013年5月9日,空間站冷卻系統發生氨氣泄漏事故。5月11日,空間站的美國航天員湯姆·馬什伯恩和克里斯·卡西迪緊急出艙活動,實施了5.5h的計劃外出艙活動,以查明泄露氨的位置并修補漏洞。然而,2名航天員在檢查之后沒有發現任何冷卻系統的氨泄漏跡象。雖然航天員沒有發現泄漏痕跡,但美國地面控制中心要求航天員繼續檢查,并在空間站的外部冷卻系統上替換和安裝了一個備用泵。地面控制中心認為安裝這樣的備用泵,再進行多次檢查,應該能保證液氨不再泄漏,但能否修好還需長期觀察。發生液氨泄漏的電力系統屬于空間站8個電力系統之一,這些電力系統將太陽電池產生的能量輸入到空間站。目前,只有1個電力系統因液氨泄漏受損,其他7個運行正常,因此不會影響到空間站6名工作人員的生命,但可能會對空間站的一些科學實驗和備用設備造成影響。
2013年12月11日,空間站電力系統的兩個外部冷卻循環系統中的一個泵自動關閉,可能是泵內的一個流量控制閥出現故障,導致泵的溫度達到了預設溫度極限。這兩個外部冷卻循環系統內部裝有大量液態氨,用于保持空間站內部和外部設備的冷卻。如果另一個冷卻循環系統也出現了故障,那么站上的航天員將不得不緊急返回地球。
外部冷卻循環系統是通過液態氨的循環來保持空間站內外設備的溫度不會過熱。不過,駐站的航天員和空間站本身都沒有任何危險,最大的問題就是不能按計劃做很多科學實驗了,不得不取消一些活動。和諧號節點艙、希望號日本實驗艙和哥倫布號實驗艙的部分非關鍵系統已經關閉,以減輕冷卻系統的負擔。歐洲和日本實驗艙的很多系統已經切換連接到另一個冷卻循環系統。為此,航天員將出艙維修來排除故障。
美國私營企業軌道科學公司的“天鵝座”原計劃12月19日為空間站運送貨物,但美國航空航天局決定把發射推遲至2014年1月,以給空間站航天員留下充裕的時間,讓他們集中精力修理故障液氨泵。
2013年12月21日,美國航天員里克·馬斯特拉基奧和邁克·霍普金斯進行了5h28min的出艙太空行走,拆除了故障閥門所在的液氨泵,完成部分修復工作。同日,美國航空航天局證實,在馬斯特拉基奧在完成太空行走、進入空間站氣閘艙進行加壓時發現,其身上的美制艙外航天服的除濕系統出現了問題。這件航天服無法進行下次太空作業,為此,要使用空間站內的一套備用艙外航天服。
2013年12月24日,美國航天員馬斯特拉基奧和霍普金斯完成了空間站2013年的第10次出艙活動。本次任務歷時7h30min,比預計多花費4個多小時。他們成功將353.8kg的新液氨泵安裝到位并連通線路成功進行了啟動,空間站冷卻循環系統和所有設備隨之恢復運轉。這是對該空間站的第176次裝配和維護工作,也是歷史上第2次在平安夜的太空行走。1999年,發現號航天飛機2名航天員曾在平安夜太空行走了8個多小時來升級“哈勃”空間望遠鏡。在這次太空行走之前,地面指揮中心曾通過無線電向維修空間站的航天員保證,他們的這次太空行走不會對圣誕老人在平安夜的使命造成任何干擾。休斯敦中心告訴航天員:“經過軌跡和彈道學家的檢測,未來兩天,我們的工作不會與馴鹿拉的雪橇和一個留著胡子、穿紅色衣服的快活男人產生任何關聯?!?/p>
2013年1月27日,美國航空航天局公布了一份“征求增強航天探測技術驗證和國家重點實驗室利用建議”的意見征詢書,面向研究機構及公眾征詢增強空間站作為先進航天技術試驗平臺的方法和建議。
2013年4月29日,美國私營商用航天器太空船-2進行了首次發動機點火試飛,飛行速度一度達到1.2Ma,成功突破音障。太空船-2由白騎士-2飛機搭載,從加州升空,45min后在距地面大約14km的空中與飛機分離,依靠自身動力繼續飛行。太空船-2的火箭發動機點火持續16s后,上升到16.8km高度,隨后返回地面。它未來的一系列試飛將時間更長、距離更遠。其火箭發動機燃燒的是固態橡膠復合物和液態氮氧化物。在發動機關閉后,太空船-2通過滑翔方式最終安全降落在莫哈比沙漠中的跑道上。
太空船-2由斯凱爾德復合技術公司建造,用戶是維珍銀河公司,此前已進行過25次帶飛、滑行等無動力試飛,用火箭發動機點火進行動力試飛是首次。維珍銀河公司首席執行官懷特賽茲說,火箭點火持續時間、發動機性能和太空船-2操控狀態都達到預期;再進行幾次點火試飛后,太空船-2將嘗試亞軌道試飛。太空船-2長18m,能搭載2名機組人員和6名乘客,將用于搭載太空游客進行亞軌道飛行,即軌道最高點位于大氣層外、但還不能繞地球1周的飛行。搭載太空船-2的白騎士-2飛機從位于美國西岸的太空港起飛,進入地球上方大氣層;當抵達離地球15km高空時,太空船-2與白騎士-2分離,發動自身的混合動力火箭,爬升至地球上空逾100km處,讓旅客遠眺地球與太空的壯麗美景,并體驗5min失重狀態后返回地球。其票價為每人單次22.2萬美元。維珍銀河公司說,現已接受大約580名太空游旅客繳納的合計超過7000萬美元的“定金”,預計最早于2014年投入實際運營。
2013年5月3日,“獵戶座”乘員艙開始在肯尼迪航天中心進行了一系列模擬太空荷載的測試。它包括8項不同的載荷測試,每項最多用3天完成,整個測試持續到6月。技術人員通過液壓泵對該飛船的各個部位進行加壓,并對該飛船發射、上升、發射逃逸系統的分離、再入、著陸等不同階段進行模擬測試。工作人員稱,他們進行這一系列測試是為了確?!矮C戶座”飛船結構的完整性。另外,此次測試還對修理后的鋁制隔離壁上的縫隙進行了檢驗。乘員艙內外放置了1600多個壓力表來測驗它的結構,飛船周圍裝有攝像頭,記錄飛船測試期間的動態。另外,飛船的周圍和下方也裝有傳感器,用來測量反復壓力測試中的壓力變形與膨脹偏離。
2013年5月8日,為提高操作系統的穩定性和可靠性,空間站上的計算機操作系統由Windows換成Linux??臻g站上的其他許多系統已經運行,以支持Linux系統。新的操作系統在提高安全性和可靠性的同時能夠實現室內控制(i n-h o u s e control),可進行必要的打補丁、修改和調整。Linux是已被科學界廣泛應用的操作系統,美國航空航天局和太空探索技術公司的地面站也使用了Linux,空間站上的第一個類人形機器人航天員-2目前也使用Linux操作系統。對于大多數科學實驗來說,Linux的穩定性是最好的選擇。

美國“獵戶座”乘員艙下海測試
2013年6月17日,空間站上的美國航天員克里斯托弗·卡西迪通過遙控操作,指揮美國航空航天局艾姆斯研究中心一個名為K10的4輪機器人模擬部署了天線。操作時,卡西迪通過視頻監控機器人對他從太空發出指令的反應。這是從空間站上第一次成功實施了“地面遙控機器人”測試。
2013年10月下旬,乘員航天運輸-100發射中止系統發動機完成了重要的測試。
2013年10月26日,美國內華達山公司研制的“追夢者”小型航天飛機原型機進行了首次自由飛行測試。一架直升機將它吊至3810m左右的高度釋放,“追夢者”隨即啟用自動控制系統,其近1min的飛行“按照設計進行”,堪稱“完美”。然而,在降落地面的過程中,它的左起落架在展開時出現異常,結果“追夢者”滑出了跑道?!白穳粽摺钡妮d人艙在事故中沒有受到損害,這意味著在此類事故中航天員可能不會受到傷害。此外,“追夢者”的電腦系統保持正常工作,其他關鍵組件也保持完整。除了最后的降落,這次飛行是“相當成功的”。
除了內華達山公司,另兩家接受美國航空航天局資助的企業分別是太空探索技術公司與波音公司,他們都在研制能夠搭載7人的航天器,但其中只有“追夢者”可以重復使用。
2013年12月4日,“獵戶座”的熱防護罩運抵肯尼亞航天中心,它是迄今為止建造的最大熱防護罩,用于2014年進行首次飛行試驗。
2013年,俄羅斯載人航天活動的特點有兩個,一是宇宙飛船全部采用快速對接模式;二是航天員刷新俄羅斯太空行走紀錄。
除貨運飛船外,俄羅斯載人飛船從2013年起也開始采用快速對接模式,即升空6h以后飛船就與空間站自動對接,而以前需要2天。采用快速對接方式,不僅節省了飛船燃料,也節約了航天員和地面控制人員的時間,更能保證飛行乘組的安全,因為飛船在太空飛行的時間越長,不可預測的風險就越大。另外,航天員在出現失重感時就已經快要抵達目的地了,這使飛行變得更加舒適(失重對機體的影響大約是在飛行后5h才開始顯現,而且航天員在飛船中的空間非常狹小,保持的姿勢非常不舒服,因此相較于之前的2天時間,6h要好過得多);還可以將科研用品,特別是更多種類的生物化學試劑盡快送到空間站,使對保質期要求很高的試劑性能得到更好的保證。這種模式已在2012-2013年發射的幾艘“進步”系列貨運飛船上試驗成功,若能在“聯盟”系列飛船上通過2~3次的測試,俄羅斯的所有飛船將在2014年初都采用快速對接模式。

由俄羅斯的秋林(中)、美國的馬斯特拉基奧(右)和日本的若田光一組成的乘組準備攜帶奧運火炬升空
2月11日、4月24日、7月28日、11月26日,俄羅斯進步 M-18M、19M、20M和21M貨運飛船先后升空。其中有2艘飛船沒有與空間站快速對接,原因是:由于導航天線系統故障,進步 M-19M于4月26日才與空間站對接;由于試驗改進型航向-NA交會對接系統,進步M-21M于11月30日才與空間站對接。
3月29日,俄羅斯成功發射了聯盟 TMA-08M載人飛船。這是俄羅斯首次使用快速對接模式發射載人飛船。5月29日、9月26日、11月7日,俄羅斯聯盟 TMA-09M、10M和11M載人飛船先后升空,它們都采用快速對接模式與空間站對接。其中聯盟 TMA-11M航天員進駐空間站后,空間站達到9名航天員,這是自2009年10月份以來,空間站上第一次在沒有航天飛機對接的情況下有9名航天員入駐。他們將2014年索契冬奧會火炬帶入了空間站。
在2013年,俄羅斯航天員共進行了6次太空行走,其中最引人注目的是11月9日進行的那次。當時航天員科托夫和梁贊斯基持2014年索契冬奧會火炬進行太空行走,這在人類是首次。為了防止丟失,火炬被牢牢拴在科托夫身上。出于安全考慮,該火炬在太空之行期間沒有被點燃。11月11日,載有冬奧會火炬的聯盟 TMA-09M飛船順利返回地球。
另外,科托夫和梁贊斯基還于12月28日創造了8h7min的俄羅斯太空行走紀錄。世界太空行走紀錄為8h56min,是由2名美國航天員在2001年3月創造的。
2013年,歐洲載人航天活動仍然是中規中矩,但在意大利航天員的1次出艙活動中,由于艙外航天服出現故障,使那次太空行走任務半途而廢。
2013年6月19日,歐洲航天局實驗型再入飛行器—“過渡型實驗飛行器”(IXV)通過了重要的下降著陸測試,濺落在意大利撒丁島PISQ靶場的海里。全尺寸“過渡型實驗飛行器”樣機由直升機從3km高度釋放,它在下降過程中不斷增速,以模擬航天飛行任務,之后降落傘打開,使“過渡型實驗飛行器”樣機以低于7m/s的速度安全濺落在海上。濺落試驗的成功表明,“過渡型實驗飛行器”可在空間任務完成后安全回收。

歐洲航天局“過渡型實驗飛行器”工作示意圖
該項目旨在為歐洲未來的自主大氣再入飛行器開發和演示驗證相關技術和系統。2014年8月,“過渡型實驗飛行器”將由歐洲“織女星”發射到120km高的亞軌道,然后從這個高度以大約7.5km/s的速度重返大氣層,用于模擬從低地球軌道再入大氣任務,試驗高超聲速和超聲速飛行階段的再入技術。
接下來的項目名為“驕傲”,預計在2018年進行一次軌道飛行任務。它與美軍的X-37B軌道試驗飛行器相類似,但尺寸更小?!斑^渡型實驗飛行器”與“驕傲”的理念十分相似,但飛行器尺寸及項目成本都極為不同。這些演示驗證項目將總共耗資3億美元。
“過渡型實驗飛行器”質量1800kg,長約4.4m、寬約2.2m,被稱為“苗條身形”,采用這種構型起飛無需雙翼。它通過推力器和兩個可移動的后部機身襟翼控制飛行。相比而言,X-37B質量5000kg,長約9m。
2013年6月5日,歐洲航天局從庫魯航天中心用阿里安-5ES火箭成功發射了有史以來質量最大的貨運飛船—“阿爾伯特·愛因斯坦”自動轉移飛行器-4。該貨運飛船的發射質量近20.2t,是“阿里安”火箭發射的質量最大的航天器,也是目前服務于空間站中運載能力最強的貨運飛船。它的體積相當于一個雙層巴士,長10m,直徑4.5m,裝載了6.6t貨物,于6月15日與空間站自動對接。完成任務之后,該飛船于10月28日帶著7t的生活垃圾及廢棄物與空間站脫離,隕落在太平洋。
2013年7月16日,意大利航天員盧卡·帕爾米塔諾在出艙活動進行了1h32min時突遇航天服頭盔漏水。這次事故的原因可能是裝有生命保障系統的艙外航天服背包出現了問題。漏水時他的視線受到阻擋,失去了方向,不確定朝哪邊走才能回到空間站的艙門,糟糕的是水漫過他的鼻子,灌進他的耳朵。他嘗試聯系同伴卡西迪和地面控制中心,但他們的聲音漸趨微弱,沒有人能夠聽到他的聲音。后來他使用安全繩自救,即利用安全繩的反沖原理把自己“拉”回了空間站艙門。美國航天員卡西迪當時在帕爾米塔諾身后,空間站內其他航天員開始迅速給密封艙增壓,以便他們進艙。最后,帕爾米塔諾的同事們將他拉入艙內,并幫他脫掉頭盔,里面已積了1~1.5L的水。漏水事故沒有危害帕爾米塔諾的健康。頭盔漏水的源頭可能是液冷通風系統等。

“基博”小型太空機器人與日本航天員若田光一聊天
2013年8月4日,日本用H-2B火箭發射了H-2轉移飛行器-4(又叫鸛-4),并于8月9日與空間站對接。這次發射是日本宇宙航空研究開發機構將發射業務移交給三菱重工業公司以來首次發射H-2B火箭。
該貨運飛船攜帶了約5.4t物資,包括供應航天員的食物、飲用水和日用品,能夠用日語會話的小型人型機器人“基博”,供日本航天員若田光一拍攝彗星用的4K高清晰相機,首次送到希望號日本實驗艙的實驗用冰柜、山梨大學提供的實驗鼠精子以及4顆1U立方體衛星。其中,小型人型太空機器人“基博”身高34cm,體重1kg,可完成多種肢體動作,會記住日本航天員若田光一的長相,能用日語同若田光一進行交流,記錄對話內容,從日本實驗艙控制室向若田光一傳遞信息,為航天員們解悶,協助航天員接受地面的指令?!盎闭f出的第一句話是“2013年8月21日,朝著未來的希望,機器人邁出了第一步”,說話時還做了揮舞手腳和昂首挺胸的動作。
2013年12月6日,在希望號日本實驗艙內,日本航天員若田光一與“基博”在空間站進行了對話實驗?!盎蓖ㄟ^自帶的攝像機識別出了若田的臉,他主動攀談稱:“你好,若田先生?!泵鎸θ籼铩澳闶鞘澜缟系谝粋€能說話的機器人航天員”的贊揚,“基博”自豪地回應“對于我來說只是跨越了一小步,但是對于機器人世界來說是跨出了一大步”。若田問:“對失重習慣了吧?”浮在空中的“基博”做出抬頭挺胸的樣子回答:“已經習慣了哦。”“基博”還對在2013年底擔任空間站站長的若田說“第一個日本人站長,請多多關照”,并與若田握了手?!盎庇媱澯?014年12月返回地球。

用“國際空間站”機械臂附加的小衛星釋放裝置發射3顆立方體衛星
除了對空間站進行物資補給外,H-2轉移飛行器-4還用于完成一些頗受關注的其他任務。例如,把空間站內廢棄的大型機械帶回來,通過再入大氣層將整個機體燃燒殆盡,以嘗試一種新的廢棄物處理方法。如果能夠以此提高重返大氣層的技術,將有利于日本研發可回收的新型飛船和其他載人航天技術。
此外,它運去的實驗鼠精子將在空間站內冷凍保存約半年至兩年,以調查太空放射線對于哺乳動物生殖的影響,然后逐次回收到地面。研究人員在調查實驗鼠精子DNA的損傷情況后,將與卵子進行人工授精,產下“太空實驗鼠”,然后調查其健康狀態和壽命,以弄清太空放射線對哺乳動物下一代的影響。
由H-2轉移飛行器-4送上去的4顆立方體衛星是:1顆越南國家衛星中心的邊長約10cm、質量約1kg的PicoDragon和3顆美國立方體衛星。11月19日,在空間站希望號日本實驗艙值守的若田光一操作機械臂附加的小衛星釋放裝置發射了3顆立方體衛星。他用機械臂將裝在箱子內的衛星移動到釋放地點,然后利用彈簧的力量將衛星向空間站前進的反方向彈出。由于從空間站釋放衛星時的振動較小,所以衛星的設計比較簡單,制造成本也較低。
9月5日,H-2轉移飛行器-4與空間站脫離。9月7日,它進行了3次軌道脫離機動,最后于9月7日再入大氣層墜毀。
2013年1月28日,伊朗用國產“開拓者”運載火箭向太空發射了一個載有猴子的太空艙,并成功回收了該飛行器。伊朗在聲明中表示,此次發射的太空艙代號為“先鋒”,它在距離地面120km處進行亞軌道飛行,返回地面后猴子安然無恙。但是該實驗倍受爭議,因為著陸后向媒體展示的猴子并不是發射升空的那只猴子。據悉,伊朗此前還曾送老鼠、烏龜以及蠕蟲去太空,目的是為2020年載人航天做準備。2009年,伊朗將第一顆衛星送入軌道,并且制定了雄心勃勃的太空計劃。美國等西方國家高度關注伊朗此類研究,擔心其火箭技術可能與攜帶核彈頭的彈道導彈項目有關。
2013年12月14日,伊朗用“研究”火箭再次成功將一只猴子送入太空并安全返回地球。這是伊朗近年來第3次將猴子送入太空,第1次發射以失敗告終,而2013年1月的第2次發射成果受到外界質疑。本次任務持續15min,升空高度為120km,發射使用的火箭首次采用液體燃料,雖然速度只是固體燃料火箭速度的50%,但是能夠很好地保護猴子的安全。參與本次任務的猴子名叫“吉利”,雌性,質量3kg,身高為56cm。伊朗科學家表示,下次飛行任務中將測試一只大點兒的猴子或者其他的動物。
2013年6月11日,我國成功發射了神舟-10載人飛船,將男航天員聶海勝、張曉光和女航天員王亞平送入天宮-1目標飛行器。
神舟-10總共完成了四大任務:一是為天宮-1提供了人員和物資天地往返運輸服務,進一步考核了交會對接技術和載人天地往返運輸系統的功能性能;二是進一步考核了組合體對航天員生活、工作和健康的保障能力,以及航天員執行飛行任務的能力;三是進行了航天員空間環境適應性和空間操作工效研究,開展了空間科學實驗和航天器在軌維修等試驗,首次開展了我國航天員太空授課活動;四是進一步考核了工程各系統執行飛行任務的功能、性能和系統間協調性。

中國神舟-10載人飛船與天宮-1目標飛行器交會
6月20日,在天宮-1實驗艙內進行的太空授課是天宮-1與神舟-10任務最大的亮點。此次太空授課由王亞平擔任主講,聶海勝輔助授課,張曉光擔任攝像師,地面課堂設在中國人民大學附屬中學。在太空授課中,航天員們分別進行了質量測量、單擺運動、陀螺、水膜和水球5項太空科學實驗,展示了失重環境下物體的運動特性、液體表面張力特性等物理現象,并通過視頻通話形式與地面課堂師生進行了互動交流,從而加深了青少年對質量、重量以及牛頓定律等基本物理概念的理解,極大地激發了廣大青少年熱愛航天的興趣,在全國乃至全球都產生了較大影響。
另外,神舟-10航天員對天宮-1進行了在軌維護,拉開了我國航天器在軌維修的序幕。航天員拆除了天宮-1原來鋪設的軟質地板,更換上硬質地板和新的限位裝置;對天宮-1上的密封圈進行了更換。航天員掌握各種在軌維修航天器技術,對于開展長期載人航天活動,保障載人航天安全具有重要作用。
神舟-10和以前上天的“神舟”飛船的最大區別是首次進行了應用性飛行和繞飛,為我國未來空間站的建造儲備了技術,奠定了基礎。
所謂應用性飛行就是完成正常的天地往返運輸任務。此前,我國發射“神舟”飛船的主要目的是考核和驗證飛船,每次發射的飛船都有一些變化。而與神舟-9相比,神舟-10沒有新的、大的技術變化,只做了一些小調整,其技術狀態基本固化。神舟-10的任務已不再是試驗飛船本身,而是投入正常運營,完成運輸任務,為天宮-1提供人員和物資運輸服務。
掌握繞飛技術對于未來建造我國的空間站非常重要,因為我國在2020年左右建成的空間站上有多個對接口,所以“神舟”飛船不一定從一個方向去與空間站交會對接,可能需繞到另一個對接口與空間站進行交會對接。為此,在神舟-10上還增加了一項用于繞飛的制導功能,以便飛船在追吻天宮-1時,能夠繞軌進行順追和逆追。神舟-10航天員通過操縱“神舟”飛船返回艙內中的“姿態控制手柄”和“平移控制手柄”改變飛船的飛行速度和方向,從而靈活自如地實現了對天宮-1的繞飛。
在圓滿完成預定任務后,神舟-10航天員于6月26日安全返回地面。他們共在太空生活和工作了15天,這是目前我國載人航天活動時間最長的一次,也是我國航天員承擔各類任務最多的一次。此次任務完成后,我國載人航天“三步走”的第二步第一階段就圓滿結束。(詳情請看本刊2013年第7期)
2013年10月31日,中國載人航天工程辦公室正式發布中國載人航天工程標識及中國載人空間站、貨運飛船名稱,其中載人空間站命名為“天宮”,核心艙命名為“天和”,實驗艙Ⅰ命名為“問天”,實驗艙Ⅱ命名為“巡天”,貨運飛船命名為“天舟”。