天宫一号“退休” 中国空间站即将“奠基”

　　天宫一号“退休” 二号今年“上岗”

　　中国空间站即将“奠基”

　　“难忘5年前和家人守在电视机前等待你升空那一刻的激动，难忘你和神舟八号、九号及十号的‘天神之吻’。”……上周，中国载人航天工程办公室宣布天宫一号目标飞行器正式终止数据服务，将坠入大气层烧毁。不少网友这样留言，动情挥别我国这个已在轨工作1630天的空间站“先驱”。

　　“功成身退”的天宫一号值得纪念，今夏接力“上岗”的天宫二号空间实验室则将开创更多的“第一次”：乘载神舟十一号升空的两名航天员要在这里住30天，同时还会进行天地量子密钥传输试验、激光通信试验等多项中国首创的空间科学实验和技术试验项目。与此相应，包括长征七号/五号火箭、天舟一号货运飞船等也将在今年发射。

　　在此基础上，中国将在2020年前后建成永久性空间站，并在2022年全面运行。有媒体此前发布消息称，国际空间站将在2020年退役，届时中国空间站可能将成为唯一一个在轨运行的太空空间站。当年国际空间站项目将中国拒之门外，如今中国却表示：“我们欢迎国际合作。”

　　天宫二号有啥新设备

　　接过天宫一号的接力棒，天宫二号目前已经完成总装，各系统正在紧张备战，今年第三季度它将择机发射。之所以说“接力”，一大原因是技术装备的提升。

　　别看天宫二号和天宫一号长得差不多，“里子”变化却很大。从中国航天科技集团此前发布的消息来看，天宫二号较大的改进是装备更豪华、装载量提高、内部环境更好。值得一提的是，天宫二号的系统设计是模块化的，也就是说它出现问题时可以快速更换和在轨维修，这在国内空间领域属于首创。

　　其中一个新安装的设备是机械臂，将测试开展舱外搬运和维修。这个机械臂由中国航天科技集团公司五院自主研发。这种设备目前在国际空间站上已经使用，但在我国航天领域仍处于试验阶段。

　　空间机械臂是什么？中国航天科技集团公司五院总体部空间机械臂系统研究所副所长高升说，通俗解释就是一种典型的空间机器人，同大家熟悉的工业机械臂（机器人）一样，它能用于空间站在轨组装、在轨维修、货物搬运与转移、辅助航天员出舱活动等，是空间站建设和运营的关键装备。

　　为了研制这条臂展超10米的“手臂”，我国科学家突破了16项关键技术，首次采用自主爬行和双臂组合操作的模式，以实现大范围大负载操作以及局部精细化操作。

　　所谓“自主爬行”，我们可以理解成机械臂一种有趣的“走路方式”，它可以头尾互换地爬到每一个角落。虽然太空没有重力，但要在速度快、惯性大的太空里拿起一件东西也不是那么简单的；而且万里之遥的机械臂全靠自己的判断来选择采取什么姿式、用多少劲，这个度很难拿捏。这些都需要在天宫二号上测试。

　　除了测试装备，天宫二号还将在明年上半年验证与天舟一号货运飞船的对接和资源补给技术，这也是世界范围内的难题。而且，因为后续要建造长期在轨飞行的永久性空间站，推进剂会不断消耗，天宫二号还必须要实验突破补加技术。

　　天宫二号将做些啥实验

　　虽然天宫一号、天宫二号都属于空间实验室，但后者更为正规，或者说天宫二号才是真正意义上的空间实验室。

　　中国科学院空间应用工程与技术中心高级顾问、中国科学院院士顾逸东认为，天宫一号开创性地突破了交会对接技术、组合体管控以及航天员中期驻留等先期技术验证，在天宫二号上，这些成熟技术将被用来开展包括空间科学和应用的实验。

　　需要说明的是，天宫二号将成我国最忙碌的空间实验室，各类计划的实验项目达到了史无前例的14项，涉及微重力基础物理、空间材料科学、空间生命科学等多个领域，其中两项有驻留30天的航天员直接参与操作，一项为国际合作。这些项目中，大多是当前世界最前沿的探索领域。

　　比如，天宫二号将搭载全球第一台冷原子钟进入太空，并进行相关实验。利用太空微重力条件，这台冷原子钟的稳定度将高达10的负16次方，可以将航天器自主守时精度提高两个数量级，能大幅提高如北斗卫星定位系统的导航精度。

　　比如，试验从太空分发量子密钥。密钥分发是实现“无条件”安全的量子通信的关键步骤。量子是微观物理世界里不可分割的基本个体。由于作为信息载体的单光子具有不可分割、量子状态不可克隆等特性，密钥分发可以抵御任何形式的窃听，进而保证用其加密的内容不可破译。从原理上来说，这种通信方式就是无条件安全的。

　　目前，全长2000多公里的“京沪干线”大尺度光纤量子通信骨干网正在收尾，将在今年下半年建成；全球首颗量子科学实验卫星有望在7月发射。届时，一个天地一体化的量子通信网络的雏形将会形成。在这个过程中，天宫二号可以扮演量子卫星中转的角色，实验远距离量子通信，让信息在地面城市与太空构筑的范围内实现“无条件”的安全传输。

　　此外，天宫二号还选择了水稻和拟南芥，计划进行‘从种子到种子’的植物全生育发展过程实验；搭载中国科学院与瑞士日内瓦大学联合研制的伽马暴探测设备，测量宇宙的伽马暴射线和散射状态，从而研究揭示宇宙结构、起源、演化等问题。