“十二五”中國(guó)載人航天活動(dòng)回顧

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“十二五”中國(guó)載人航天活動(dòng)回顧

The 12th Five-year Plan in Review: China's Human Spaceflight Activities

“十二五”期間，我國(guó)載人航天事業(yè)取得了輝煌的成果，最突出的表現(xiàn)是先后成功發(fā)射了天宮－1目標(biāo)飛行器、神舟－8無(wú)人飛船、神舟－9和10載人飛船，使我國(guó)突破和掌握了自控和手控空間交會(huì)對(duì)接技術(shù)；把我國(guó)首位女航天員和首位太空女教師送上太空；開(kāi)展了應(yīng)用型飛行和在軌維修、繞飛等技術(shù)試驗(yàn)和一些重要的科學(xué)實(shí)驗(yàn)，順利完成了載人航天工程第二步第一階段任務(wù)。我國(guó)還按計(jì)劃進(jìn)行了天宮－2空間實(shí)驗(yàn)室、神舟－11載人飛船、天舟－1貨運(yùn)飛船、長(zhǎng)征－5B和7運(yùn)載火箭、大型空間機(jī)械臂等的研制，為在“十三五”期間進(jìn)行的載人航天工程第二步第二階段和第三階段任務(wù)奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

1 2011年我國(guó)載人航天相關(guān)活動(dòng)

天宮－1目標(biāo)飛行器升空

2011年9月29日，我國(guó)用長(zhǎng)征－2F T1火箭成功發(fā)射了天宮－1目標(biāo)飛行器。經(jīng)過(guò)2次變軌后，天宮－1進(jìn)入近地點(diǎn)355km、遠(yuǎn)地點(diǎn)362km的近圓軌道。此后，它又經(jīng)歷了在軌測(cè)試和交會(huì)對(duì)接準(zhǔn)備2個(gè)階段，在神舟－8飛船發(fā)射前進(jìn)入約343km高的交會(huì)對(duì)接軌道，并建立了倒飛姿態(tài)。

天宮－1主要擔(dān)負(fù)四大任務(wù)：一是先后與神舟－8、9、10飛船進(jìn)行空間交會(huì)對(duì)接；二是實(shí)現(xiàn)“神舟”和天宮－1對(duì)接完成后組合體的控制和管理；三是為航天員提供在組合體內(nèi)工作和生活所需的基本條件，開(kāi)展相關(guān)的科學(xué)實(shí)驗(yàn)；四是進(jìn)行空間技術(shù)試驗(yàn)，為未來(lái)空間站的建造進(jìn)行先期的技術(shù)驗(yàn)證。

與“神舟”系列飛船相比，天宮－1具有體積大、壽命長(zhǎng)、功能強(qiáng)、用途廣的特點(diǎn)，是我國(guó)研制的一種全新的載人航天器，是空間實(shí)驗(yàn)室的雛形，具有小型試驗(yàn)性空間站的性質(zhì)。它由實(shí)驗(yàn)艙和資源艙組成，質(zhì)量約8.5t，總高度10.4m，最大直徑3.35m，運(yùn)行壽命2年。實(shí)驗(yàn)艙包括前錐段、圓柱段和后錐段，是航天員的工作艙和生活艙，由密封艙和非密封艙兩部分組成。前錐段、圓柱段是密封艙，航天員活動(dòng)空間達(dá)15.3m3，可滿足3名航天員在艙內(nèi)20天生活和工作需要。非密封后錐段安裝對(duì)地遙感設(shè)備。實(shí)驗(yàn)艙前端安裝了通信設(shè)備、交會(huì)測(cè)量設(shè)備和對(duì)接機(jī)構(gòu)。資源艙為直筒構(gòu)型非密封艙，艙外裝有太陽(yáng)電池翼和數(shù)據(jù)中繼衛(wèi)星天線，艙內(nèi)裝有控制力矩陀螺、推進(jìn)劑貯箱、鎳氫蓄電池以及環(huán)境控制氣瓶等設(shè)備，尾部和側(cè)壁裝有2臺(tái)490N軌控發(fā)動(dòng)機(jī)和多臺(tái)姿控發(fā)動(dòng)機(jī)等裝置，為天宮－1提供動(dòng)力，進(jìn)行姿態(tài)控制、變軌和制動(dòng)。

“搖籃”中的天宮－1

神舟－8無(wú)人飛船升空

2011年11月1日，我國(guó)成功發(fā)射了神舟－8飛船，把它精確送入近地點(diǎn)約200km、遠(yuǎn)地點(diǎn)329km、軌道傾角為42°、周期5379s的運(yùn)行軌道。它主要擔(dān)負(fù)三大任務(wù)：一是作為追蹤飛行器與天宮－1目標(biāo)飛行器交會(huì)對(duì)接；二是實(shí)現(xiàn)載人飛船的定型；三是完成科學(xué)實(shí)驗(yàn)任務(wù)。

神舟－8的特點(diǎn)是在軌道艙前端安裝了用于交會(huì)對(duì)接的測(cè)量、運(yùn)動(dòng)控制等設(shè)備和對(duì)接機(jī)構(gòu)；增加了8臺(tái)平移發(fā)動(dòng)機(jī)和4臺(tái)反推發(fā)動(dòng)機(jī)；推進(jìn)艙上的太陽(yáng)電池翼發(fā)電能力比此前增加了50%；改進(jìn)了降落傘和著陸緩沖系統(tǒng)；配備了運(yùn)算能力更大的計(jì)算機(jī)等。

完成我國(guó)首次空間交會(huì)對(duì)接任務(wù)

我國(guó)首次空間交會(huì)對(duì)接任務(wù)分遠(yuǎn)距離導(dǎo)引段、自主控制段、對(duì)接段、組合體飛行段、再度對(duì)接段和分離撤離段共6個(gè)階段實(shí)施。

1）在遠(yuǎn)距離導(dǎo)引段，神舟－8由測(cè)控通信系統(tǒng)導(dǎo)引進(jìn)行了5次變軌，從初始軌道轉(zhuǎn)移到與天宮－1共面的330km的近圓軌道。在天宮－1飛行第539圈、神舟－8飛行第28圈時(shí)，神舟－8位于天宮－1后下方約52km處，神舟－8穩(wěn)穩(wěn)地捕獲了天宮－1，與其建立穩(wěn)定的空空通信鏈路，神舟－8轉(zhuǎn)入自主控制段。

天宮－1與神舟－8空間交會(huì)示意圖

春節(jié)期間，王躍與其他5名志愿者在艙內(nèi)秀中國(guó)功夫

2）在自主控制段，神舟－8歷經(jīng)了尋的段（與天宮－1的距離從52km到5km）、接近段（從5km到140m）、平移靠攏段（從140m到對(duì)接機(jī)構(gòu)接觸），中間設(shè)立了4個(gè)停泊點(diǎn)（與天宮－1的距離分別為5km、400m、140m和30m）。

3）在對(duì)接段，神舟－8和天宮－1在8min內(nèi)完成了捕獲、緩沖、拉近和鎖緊4個(gè)過(guò)程，于2011年11 月3日01：36實(shí)現(xiàn)了剛性連接，形成組合體，交會(huì)對(duì)接完成。

4）在組合體飛行段，由天宮－1負(fù)責(zé)組合體飛行控制，神舟－8處于停靠狀態(tài)。

5）在再度對(duì)接段，組合體于2011年11月14日進(jìn)行了分離和第2次交會(huì)對(duì)接試驗(yàn)，主要試驗(yàn)在不同的光照條件下空間交會(huì)對(duì)接的效果。第1次對(duì)接在陰影區(qū)進(jìn)行，第2次對(duì)接在光照區(qū)舉行。

6）在分離撤離段，再次對(duì)接的天宮－1-神舟－8組合體飛行2天后，于2011年11月16日再次分離，神舟－8飛船返回艙于2011年11月17日返回內(nèi)蒙古主著陸場(chǎng)。

完成火星-500實(shí)驗(yàn)任務(wù)

2011年11月4日，我國(guó)志愿者王躍在完成火星－500（MARS 500）實(shí)驗(yàn)后出艙，出艙后王躍看上去依然神采奕奕。接著，王躍與其他5名志愿者接受了為期3天的全面體檢和1個(gè)月的艙外實(shí)驗(yàn)，包括分析幾名志愿者的尿液和唾液樣本，研究精神壓力對(duì)免疫系統(tǒng)的影響。王躍于2011年12月上旬回到國(guó)內(nèi)。

王躍稱，在520天中積累了大量的研究數(shù)據(jù)，對(duì)于密閉環(huán)境下人的自身極限能力的認(rèn)識(shí)有了新突破。由中方組織參與的中醫(yī)項(xiàng)目、生物節(jié)律與氧化應(yīng)激項(xiàng)目及心理項(xiàng)目均達(dá)到了預(yù)期目的，初步獲得了對(duì)長(zhǎng)期密閉環(huán)境中人體整體功能狀態(tài)的中醫(yī)辨證、人體生物節(jié)律和氧化應(yīng)激的規(guī)律性認(rèn)識(shí)，了解了不同文化背景下乘組相容性特點(diǎn)，積累了長(zhǎng)期載人航天飛行中的醫(yī)監(jiān)技術(shù)經(jīng)驗(yàn)。同時(shí)，這次實(shí)驗(yàn)也是學(xué)習(xí)國(guó)外有益經(jīng)驗(yàn)的很好方式，積累了大型國(guó)際實(shí)驗(yàn)的組織經(jīng)驗(yàn)，掌握了如何在國(guó)外長(zhǎng)期連續(xù)參試、如何建立精干高效的試驗(yàn)隊(duì)等。

2 2012年我國(guó)載人航天相關(guān)活動(dòng)

神舟－9載人飛船升空

2012年6月16日，我國(guó)成功發(fā)射了載有男航天員景海鵬、劉旺和我國(guó)首位女航天員劉洋的神舟－9飛船。其中，01號(hào)航天員景海鵬是指令長(zhǎng)，全面負(fù)責(zé)乘組和任務(wù)完成；02號(hào)航天員劉旺的工作重點(diǎn)是完成神舟－9與天宮－1的手控交會(huì)對(duì)接；03號(hào)航天員劉洋則主要負(fù)責(zé)航天醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)和空間試驗(yàn)管理。神舟－9還搭載約300kg的物品，其中以食品為主，此外還包括一些實(shí)驗(yàn)物品。本次任務(wù)主要包括三個(gè)方面：一是進(jìn)一步驗(yàn)證自動(dòng)控制交會(huì)對(duì)接技術(shù)，并首次驗(yàn)證手動(dòng)控制交會(huì)對(duì)接技術(shù)；二是全面驗(yàn)證組合體的環(huán)境保障情況；三是驗(yàn)證在神舟－8基礎(chǔ)上進(jìn)行過(guò)改進(jìn)的神舟－9飛船性能。

景海鵬、劉旺、劉洋（從右至左）在模擬器內(nèi)進(jìn)行手控交會(huì)對(duì)接訓(xùn)練　

我國(guó)第1位女航天員劉洋出艙

神舟－9載人飛船準(zhǔn)確入軌后，經(jīng)地面遠(yuǎn)距離導(dǎo)引和自主控制飛行，于2012年6月18日在距地面高度343km的近圓軌道上，與天宮－1目標(biāo)飛行器成功實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制交會(huì)對(duì)接，形成組合體。同一天，航天員景海鵬率先成功進(jìn)入天宮－1，隨后，劉旺、劉洋依次進(jìn)入。6月24日，天宮－1與神舟－9組合體分離，載有3名航天員的神舟－9自動(dòng)撤離至距天宮－1目標(biāo)飛行器400m停泊點(diǎn)處。隨后，神舟－9以自動(dòng)控制方式逐漸接近天宮－1，至140m停泊點(diǎn)后神舟－9飛船轉(zhuǎn)由航天員劉旺手動(dòng)控制。在航天員景海鵬、劉洋的密切配合下，劉旺操作姿態(tài)控制手柄和平移控制手柄，控制神舟－9向天宮－1接近，成功進(jìn)行了手動(dòng)交會(huì)對(duì)接，第2次形成組合體，航天員再次進(jìn)入天宮－1。在組合體飛行期間，3名航天員在軌正常工作和生活，開(kāi)展了一系列的空間科學(xué)實(shí)驗(yàn)和技術(shù)試驗(yàn)。6月28日，航天員劉旺手動(dòng)控制神舟－9與天宮－1再次分離，并撤離至140m停泊點(diǎn)，飛船轉(zhuǎn)入自主控制，繼續(xù)撤離至5km外安全距離，并開(kāi)展了重入自主控制至140m停泊點(diǎn)的交會(huì)飛行試驗(yàn)。6月29日，神舟－9進(jìn)入返回程序，于當(dāng)天準(zhǔn)確降落在預(yù)定區(qū)域。天宮－1抬高運(yùn)行軌道，進(jìn)入高度約370km的長(zhǎng)期運(yùn)行軌道。

通過(guò)實(shí)施神舟－9任務(wù)，我國(guó)載人航天實(shí)現(xiàn)了多個(gè)首次，例如：首次實(shí)施了航天員手控交會(huì)對(duì)接，首次考核了飛船手動(dòng)控制系統(tǒng)；首次進(jìn)行了航天員訪問(wèn)在軌飛行器，在軌飛行10余天，這也是我國(guó)載人航天有史以來(lái)最長(zhǎng)的一次；首次實(shí)現(xiàn)了地面向在軌飛行器進(jìn)行人員和物資的運(yùn)輸與補(bǔ)給，首次考核了天宮－1支持保障航天員工作生活的能力；首次安排了女航天員執(zhí)行任務(wù)，填補(bǔ)了我國(guó)在女航天員選拔訓(xùn)練、醫(yī)學(xué)監(jiān)督和保障以及女航天員乘員設(shè)備等方面的空白。航天員在太空飛行期間做了一系列的科學(xué)實(shí)驗(yàn)和技術(shù)試驗(yàn)，突破了一系列的關(guān)鍵技術(shù)，取得了一大批寶貴的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，為我國(guó)載人航天技術(shù)發(fā)展奠定了基礎(chǔ)，使我國(guó)對(duì)太空的認(rèn)識(shí)、對(duì)載人航天規(guī)律特點(diǎn)的認(rèn)識(shí)更加深刻全面。

天宮－1與神舟－9載人交會(huì)對(duì)接任務(wù)全面實(shí)現(xiàn)了“準(zhǔn)確進(jìn)入軌道、精準(zhǔn)操控對(duì)接、穩(wěn)定組合運(yùn)行、安全健康返回”的總目標(biāo)，稱得上結(jié)果圓滿、過(guò)程完美、成果豐碩。

我國(guó)首次受控生態(tài)生保系統(tǒng)集成試驗(yàn)成功

2012年12月2日，中國(guó)航天員中心試乘員唐永康、米濤走出密閉實(shí)驗(yàn)艙門(mén)，圓滿完成了為期30天的我國(guó)首次受控生態(tài)生保系統(tǒng)集成實(shí)驗(yàn)。此次實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了我國(guó)自主研制的受控生態(tài)生保系統(tǒng)集成實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，標(biāo)志著中國(guó)航天員中心在受控生態(tài)生保技術(shù)研究領(lǐng)域邁出重要一步。

開(kāi)展長(zhǎng)時(shí)間、遠(yuǎn)距離和多乘員的載人深空探測(cè)和地外星球定居是未來(lái)航天技術(shù)發(fā)展的必然方向，而建立受控生態(tài)生保系統(tǒng)是解決其生命保障問(wèn)題的根本途徑。為此，中國(guó)航天員中心于2011年首次在我國(guó)建成了受控生態(tài)生保系統(tǒng)集成實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。它利用植物的光合作用，一方面為乘員提供所需氧氣，同時(shí)凈化他們呼出的二氧化碳，完全實(shí)現(xiàn)大氣的“自給自足”，專(zhuān)業(yè)術(shù)語(yǔ)稱為達(dá)100%的大氣閉合度。

在密閉實(shí)驗(yàn)艙內(nèi)的30天里，唐永康、米濤生活在總面積54m2的密閉艙內(nèi)，模擬了航天員在太空的生存環(huán)境。他們每天06：30起床，23：00睡覺(jué)，在18m2的乘員艙吃飯、睡覺(jué)、健身（蹬自行車(chē)、拉拉力器）和上網(wǎng)，做心理學(xué)、中醫(yī)等方面科學(xué)實(shí)驗(yàn)。密閉艙內(nèi)還有36m2的植物培養(yǎng)艙，種植了4種蔬菜。本次實(shí)驗(yàn)選擇的生菜等4種蔬菜的氧氣轉(zhuǎn)化效率最優(yōu)。乘員艙和植物培養(yǎng)艙的空氣是互相流通的，植物培養(yǎng)艙的植物通過(guò)光合作用，凈化乘員艙內(nèi)乘員呼出的二氧化碳，使艙室內(nèi)的氧氣和二氧化碳保持動(dòng)態(tài)平衡。

“神舟”飛船應(yīng)用的是第一代“非再生”生保系統(tǒng)，從天宮－1起已逐步納入第二代“物理化學(xué)再生式”生保系統(tǒng)。它們均使用高壓氧氣瓶供氧或電解制氧，維持航天員生命，使用化學(xué)藥劑凈化航天員呼出的二氧化碳。此次實(shí)驗(yàn)標(biāo)志第三代生保系統(tǒng)取得階段性成功。下一步還需實(shí)現(xiàn)飲用水的“自給自足”，并讓排泄物進(jìn)入生態(tài)循環(huán)系統(tǒng)。而未來(lái)用植物供氧的太空艙內(nèi)，艙體內(nèi)的氧氣完全由其搭載的4種蔬菜產(chǎn)生。高壓氧氣瓶和制氧藥劑將成為應(yīng)急物品，只在二氧化碳濃度超限時(shí)使用。

3 2013年我國(guó)載人航天相關(guān)活動(dòng)

2013年6月11日，我國(guó)成功發(fā)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(biāo)飛行器。

王亞平與學(xué)生互動(dòng)

神舟－10總共完成了四大任務(wù)：一是為天宮－1提供了人員和物資天地往返運(yùn)輸服務(wù)，進(jìn)一步考核了交會(huì)對(duì)接技術(shù)和載人天地往返運(yùn)輸系統(tǒng)的功能性能；二是進(jìn)一步考核了組合體對(duì)航天員生活、工作和健康的保障能力，以及航天員執(zhí)行飛行任務(wù)的能力；三是進(jìn)行了航天員空間環(huán)境適應(yīng)性和空間操作工效研究，開(kāi)展了空間科學(xué)實(shí)驗(yàn)和航天器在軌維修等試驗(yàn)，首次開(kāi)展我國(guó)航天員太空授課活動(dòng)；四是進(jìn)一步考核了工程各系統(tǒng)執(zhí)行飛行任務(wù)的功能、性能和系統(tǒng)間協(xié)調(diào)性。

在天宮－1實(shí)驗(yàn)艙內(nèi)進(jìn)行的太空授課是此次任務(wù)最大的亮點(diǎn)。此次太空授課由王亞平擔(dān)任主講，聶海勝輔助授課，張曉光擔(dān)任攝像師，地面課堂設(shè)在中國(guó)人民大學(xué)附屬中學(xué)。在太空授課中，航天員們分別進(jìn)行了質(zhì)量測(cè)量、單擺運(yùn)動(dòng)、陀螺、水膜和水球共5項(xiàng)太空科學(xué)實(shí)驗(yàn)，展示了失重環(huán)境下物體運(yùn)動(dòng)特性、液體表面張力特性等物理現(xiàn)象，并通過(guò)視頻通話形式與地面課堂師生進(jìn)行了互動(dòng)交流，從而加深了青少年對(duì)質(zhì)量、重量以及牛頓定律等基本物理概念的理解，極大地激發(fā)了廣大青少年對(duì)航天的興趣。

另外，神舟－10航天員對(duì)天宮－1進(jìn)行了在軌維護(hù)，拉開(kāi)了我國(guó)航天器在軌維修的序幕。航天員拆除了天宮－1原來(lái)鋪設(shè)的軟質(zhì)地面材料，更換上硬質(zhì)地板和新的限位裝置；對(duì)天宮－1上的密封圈進(jìn)行更換。航天員掌握各種在軌維修航天器技術(shù)，對(duì)于開(kāi)展長(zhǎng)期載人航天活動(dòng)，保障載人航天安全具有重要作用。

神舟－10飛船和以前“神舟”飛船飛行的最大區(qū)別是首次進(jìn)行了應(yīng)用性飛行和繞飛，為我國(guó)未來(lái)空間站的建造儲(chǔ)備了技術(shù)、奠定了基礎(chǔ)。所謂應(yīng)用性飛行就是完成正常的天地往返運(yùn)輸任務(wù)。此前，我國(guó)發(fā)射“神舟”飛船的主要目的是考核和驗(yàn)證飛船，每次發(fā)射的飛船都有一些變化。而與神舟－9相比，神舟－10沒(méi)有新的、大的技術(shù)變化，只做了一些小調(diào)整，其技術(shù)狀態(tài)基本固化。神舟－10的任務(wù)已不再是試驗(yàn)飛船本身，而是投入正常運(yùn)營(yíng)，完成運(yùn)輸任務(wù)，為天宮－1提供人員和物資運(yùn)輸服務(wù)。

掌握繞飛技術(shù)對(duì)于未來(lái)建造我國(guó)的空間站非常重要，因?yàn)槲覈?guó)在2020年左右建成的空間站上有多個(gè)對(duì)接口，所以“神舟”飛船不一定從一個(gè)方向去與空間站交會(huì)對(duì)接，可能需繞到另一個(gè)對(duì)接口與空間站進(jìn)行交會(huì)對(duì)接，因此需掌握宇宙飛船的繞飛技術(shù)。為此，在神舟－10飛船上還增加了一項(xiàng)用于繞飛的制導(dǎo)功能，用于飛船在“追吻”天宮－1時(shí)能夠繞軌進(jìn)行順追和逆追。神舟－10航天員通過(guò)操縱飛船返回艙內(nèi)的“姿態(tài)控制手柄”和“平移控制手柄”改變了飛船的飛行速度和方向,從而靈活自如地實(shí)現(xiàn)對(duì)天宮－1的繞飛。

在圓滿完成預(yù)定任務(wù)后，神舟－10航天員于2013年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(guó)載人航天活動(dòng)時(shí)間最長(zhǎng)的一次，也是我國(guó)航天員承擔(dān)各類(lèi)任務(wù)最多的一次。此次任務(wù)完成后，我國(guó)載人航天“三步走”的第二步第一階段圓滿結(jié)束。

神舟－10航天員張曉光、聶海勝、王亞平（從左至右）自主出艙后揮手致意

4 2014年我國(guó)載人航天相關(guān)活動(dòng)

2014年中國(guó)月宮－1實(shí)驗(yàn)圓滿完成。5月20日，北京航空航天大學(xué)3位實(shí)驗(yàn)志愿者謝倍珍、董琛、王敏娟從月宮－1密閉艙中走出來(lái)。至此，月宮－1為期105天的科學(xué)實(shí)驗(yàn)獲得圓滿成功，標(biāo)志著月宮－1成功完成我國(guó)首次長(zhǎng)期多人密閉實(shí)驗(yàn)。

月宮－1艦長(zhǎng)謝倍珍（中）、乘員王敏娟（右）、董琛（左）出艙前在植物艙內(nèi)合影

月宮－1的全稱為“月球基地生命保障人工閉合生態(tài)系統(tǒng)地基實(shí)驗(yàn)裝置”，由北京航空航天大學(xué)研制，用于開(kāi)展月球基地生命保障系統(tǒng)的地基實(shí)驗(yàn)研究。它基于生態(tài)系統(tǒng)原理,將生物技術(shù)與工程控制技術(shù)有機(jī)結(jié)合，構(gòu)建由植物、動(dòng)物、微生物組成的人工閉合生態(tài)系統(tǒng)。人類(lèi)生活所必需的物質(zhì)，如氧氣、水和食物，可以在系統(tǒng)內(nèi)循環(huán)再生，并為乘員提供類(lèi)似地球生態(tài)環(huán)境的生命保障。人進(jìn)入這個(gè)人工生態(tài)系統(tǒng)中，便成為生態(tài)系統(tǒng)的消費(fèi)者鏈環(huán)，同時(shí)可發(fā)揮控制者的功能，構(gòu)成人工閉合生態(tài)系統(tǒng)（MCES）。

該密封系統(tǒng)在實(shí)驗(yàn)運(yùn)行期間，與外界不發(fā)生氣體交換。它由1個(gè)綜合艙（42m2）和2個(gè)植物艙(每個(gè)58m2，三層立體栽培，種植面積69m2）組成，總面積為160m2，總體積500m3，可以為3位志愿者提供生命保障。

“天舟”貨運(yùn)飛船1∶3模型

月宮－1的核心為生物再生生命保障系統(tǒng)（BLSS），這是目前世界上最先進(jìn)的閉環(huán)回路生命保障技術(shù)，也是未來(lái)人類(lèi)實(shí)現(xiàn)在外太空長(zhǎng)期生存的核心技術(shù)。其特點(diǎn)是可不再需要或很少需要地面物質(zhì)支持，氧氣、水和食物在系統(tǒng)內(nèi)通過(guò)生物技術(shù)實(shí)現(xiàn)再生，乘員可長(zhǎng)期在站內(nèi)工作和生活，使得長(zhǎng)期載人航天和行星探測(cè)成為可能。在105天里，維持3位志愿者生存所必須的氧氣和水都是通過(guò)系統(tǒng)循環(huán)來(lái)供給的，而除了試驗(yàn)前艙內(nèi)存儲(chǔ)的一部分熟食外，其余食物也都是通過(guò)系統(tǒng)提供的。在封閉試驗(yàn)期間，志愿者進(jìn)行作物種植和食品加工活動(dòng)，產(chǎn)生的廢棄物則通過(guò)生物技術(shù)處理轉(zhuǎn)化為用于植物栽培的養(yǎng)分，這次實(shí)驗(yàn)實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)內(nèi)循環(huán)再生100%的氧氣和水以及55%食物，系統(tǒng)的總閉合度達(dá)到了97%。

月宮－1是我國(guó)建立的第一個(gè)、世界上第三個(gè)生物再生生命保障地基有人綜合密閉實(shí)驗(yàn)系統(tǒng),它使我國(guó)在生物再生生命保障領(lǐng)域的研究水平進(jìn)入國(guó)際最先進(jìn)行列，對(duì)保障我國(guó)載人登月、月球基地及火星探測(cè)等航天計(jì)劃的順利進(jìn)行、保障航天員生命安全和生活質(zhì)量具有重大意義。

地外天體采樣機(jī)械臂

5 2015年我國(guó)載人航天相關(guān)活動(dòng)

天宮－2空間實(shí)驗(yàn)室完成階段總裝標(biāo)志性節(jié)點(diǎn)

據(jù)中國(guó)航天科技集團(tuán)公司網(wǎng)站2015年1月3日?qǐng)?bào)道，天宮－2空間實(shí)驗(yàn)室空間應(yīng)用系統(tǒng)載荷設(shè)備完成了安裝并交付電測(cè)，這是空間實(shí)驗(yàn)室本階段總裝的標(biāo)志性節(jié)點(diǎn)。與天宮－1目標(biāo)飛行器相比，天宮－2空間實(shí)驗(yàn)室上搭載了全新配套的空間應(yīng)用系統(tǒng)載荷設(shè)備，無(wú)論配套設(shè)備數(shù)量還是安裝復(fù)雜度均創(chuàng)新高。

2015年3月4日，中國(guó)載人航天工程總設(shè)計(jì)師周建平在接受記者專(zhuān)訪時(shí)表示，天宮－2空間實(shí)驗(yàn)室的發(fā)射準(zhǔn)備工作進(jìn)展順利，將于2016年發(fā)射。它將用于驗(yàn)證空間站的技術(shù)，也將接受航天員的訪問(wèn)。他表示：“天宮－2入軌并完成在軌測(cè)試后，將與之后發(fā)射的神舟－11載人飛船完成交會(huì)對(duì)接。航天員在天宮－2上生活的時(shí)間將比在神舟－9、10生活的時(shí)間更長(zhǎng)。” 在天宮－2發(fā)射之前，中國(guó)將在海南發(fā)射場(chǎng)發(fā)射新研制的長(zhǎng)征－7運(yùn)載火箭試驗(yàn)箭。在天宮－2發(fā)射后，長(zhǎng)征－7運(yùn)載火箭將被用于發(fā)射“天舟”貨運(yùn)飛船。

自主研制機(jī)械臂性能優(yōu)良

2015年11月在北京舉行的2015世界機(jī)器人大會(huì)上，展示了我國(guó)研制的大型空間機(jī)械臂和地外天體采樣機(jī)械臂。我國(guó)大型空間機(jī)械臂長(zhǎng)達(dá)10余米，有7個(gè)關(guān)節(jié)，具有自主爬行及擴(kuò)展能力，靈活性高，可達(dá)范圍廣，能同時(shí)實(shí)現(xiàn)大范圍大負(fù)載操作以及局部精細(xì)化操作；采用機(jī)、電、熱多技術(shù)高度集成的一體化關(guān)節(jié)，實(shí)現(xiàn)了大負(fù)載自重比設(shè)計(jì)；針對(duì)復(fù)雜的空間環(huán)境，突破了高速輕載與低速重載傳動(dòng)機(jī)構(gòu)空間潤(rùn)滑和壽命驗(yàn)證方法；采用組合氣浮與懸吊零重力模擬等方法，實(shí)現(xiàn)了大型機(jī)械臂的地面驗(yàn)證；機(jī)械臂可頭尾互換，可實(shí)現(xiàn)機(jī)械臂大范圍空間的靈活應(yīng)用，通過(guò)爬行達(dá)到每一個(gè)角落，大大降低空間機(jī)器人及其輔助系統(tǒng)的質(zhì)量，最大程度地?cái)U(kuò)大了機(jī)械臂的活動(dòng)范圍；承載的范圍非常寬，鴻毛能拿，數(shù)十噸重的東西也易如反掌；無(wú)論高速還是低速，無(wú)論負(fù)載重還是負(fù)載輕，都能保持動(dòng)作連貫，協(xié)調(diào)輕盈，適應(yīng)空間在軌的不同任務(wù)。

地外天體采樣機(jī)械臂不僅能夠進(jìn)行樣品采集，還可完成容器轉(zhuǎn)移等一系列樣品采集任務(wù)；采樣范圍大，整臂末端操作精度高，樣品獲取能力強(qiáng)，具有很強(qiáng)的著陸姿態(tài)適應(yīng)性，確保采樣的精度和范圍；可利用攜帶的工具，通過(guò)鏟、挖等多種方式獲取地外天體表層樣品。

士元/文