訪談丨周建平：中國空間站時代正式開啟

中國載人航天工程總設計師周建平院士

編者按：2021年4月29日，中國空間站“天和”核心艙發射任務取得圓滿成功，宣告了中國開啟空間站任務的新時代。此次任務標志著中國空間站在軌組裝建造全面展開，為后續關鍵技術驗證和空間站組裝建造順利實施奠定了堅實基礎。本刊特約記者特此采訪了中國載人航天工程總設計師周建平院士和中國載人航天工程辦公室主任郝淳。

核心艙和空間實驗室的區別：承擔使命不同

核心艙是中國空間站的控制艙段，是最重要的艙段。空間站建成后，在軌運行的組合體包括實驗艙、載人飛船和貨運飛船，組合體在軌運行涉及到能源、熱、軌道控制以及有效載荷的管理等諸多方面，因此，作為空間站控制艙段，核心艙將發揮極為重要的作用。

與天宮一號、二號相比，核心艙所承擔的使命不同。天宮一號、二號實際上是空間實驗室，最重要的目的是用于驗證空間站關鍵技術，包括組合體管理，也開展了大量的科學實驗和技術試驗。但由于規模有限，且只有一個對接口，在軌期間只對接一艘飛船，進行有限的科學實驗。因此，相比空間站的核心艙，空間實驗室規模更小。

建造空間站最主要的目的是建成大型的空間設施，在軌開展大規模的空間科學、空間應用和空間技術方面的驗證和研究，以帶動科學的進步和技術的發展。

核心艙身肩重任：多項關鍵技術首次亮相

2021－2022年，載人發射任務密集。空間站在軌建造主要包括兩個階段：關鍵技術驗證階段和在軌建造階段。首先，在關鍵技術驗證階段，核心艙肩負的重任是：要對空間站關鍵技術進行更加全面的驗證。此前，在空間實驗室上也開展了一系列關鍵技術的驗證，但由于規模有限，有些技術無法進行驗證，需要通過空間站核心艙進行幾大關鍵技術驗證，主要包括：

再生生保技術。“神舟”飛船和空間實驗室采用的是非再生生保技術，而空間站為了長期經濟地運行，會盡可能地實現空間站內物資循環使用，包括水和氧氣等。在空間站通過冷凝干燥組件，可將航天員呼出的水汽收集，再通過凈化裝置轉為可供飲用的再生水；尿液也可以收集處理為可飲用的純凈水。與此同時，電解制氧系統可以利用循環水電解制氧，從而無需從地面攜帶氧氣進入太空。除此之外，在空間站艙內對二氧化碳進行凈化，讓富集起來的二氧化碳和電解水產生氫氣反應，就可以獲得相當可觀的氧氣，提高物資利用的閉環度，也可以大幅降低對地面的依賴度，提高經濟性。

機械臂技術。在空間站在軌組裝建造期間，將使用機械臂來建造大型空間設施。目前，我們有用于轉位的機械臂和功能更強大的七字維度機械臂，還有可以對載荷進行精細操作的機械臂。將大小機械臂組合，可以形成長達15m的組合機械臂，對于建造空間站來說，我們要一步在空間站建成復雜的、功能強大的機械臂，這是一個重大的挑戰。機械臂是空間站的重要組成部分，是空間站建造水平的標志。

能源技術。空間站規模很大，后續將會開展大量的科學研究和技術試驗，需要更加充分的能源保障。為此，科研團隊研制了大型柔性可展開太陽電池翼和相應的能源系統，這個規模也從未有過，也是一個重大挑戰。大型柔性可展開太陽電池翼也是首次在核心艙上進行演示驗證。

航天員出艙技術。在神舟七號飛行任務中，航天員執行了出艙活動，但當時條件有限，利用飛船軌道艙進行出艙活動，主要目標是掌握艙外活動技術，做到安全進出航天器。后續，中國空間站長期在軌運行，需要依靠航天員在艙外進行大量復雜活動，對航天員出艙能力要求更高，出艙活動能力將成為保障空間站順利建成的一個重要技術支撐。在關鍵技術驗證階段，將安排多次航天員出艙，從而進一步驗證航天員出艙能力，以及如何高效安全保障支持完成空間站建成。

中國空間站優勢特點：技術新、保障強

作為三艙組合體，中國空間站質量高達60多噸，在對接載人飛船和貨運飛船時，質量最大可以達到90多噸。未來，隨著技術的發展，空間站規模會不斷發生變化。

與國外相比，中國空間站起步較晚，但有后發技術優勢。空間站立項后，中國載人航天工程組織了2年的技術方案設計和論證，目的就是全面掌握大型空間設施建造實施技術。為了實現建造空間站的目標，在構型布局上進行了精心設計，以保證空間站具備更強大的科學和應用能力。在艙段外安置了外置平臺，以確保空間站能夠進一步擴大。可以說，中國的大型空間站建造能力處于國際前列。

首先，空間站建造的技術新。能源系統（光伏）有30%以上的光電轉化效率，供電能力更強。電推進技術，又叫做離子推進，有不同的形式，中國空間站推進系統采用的是電推進系統。電推進系統是其他國家沒有利用過的，其特點是比沖高，電推進的比沖是化學推進的5倍，可以少消耗推進劑。

其次，空間站建造的保障強。盡管核心艙任務是空間站建造期間的第一次任務，但保障技術完全靠自力更生研發而成，環控生保技術閉合度最高，包括對二氧化碳的充分利用等，切實讓中國空間站的經濟性特點更加突出。