张履谦院士告诉《北京科技报》,太空空间站的建立,简单来说,就是通过各个宇宙飞船的组装对接而成的。“天宫一号”也是如此,我国在未来计划要发送神州八号、神州九号、神州十号,然后把这三个飞船与“天宫一号”进行组装对接,这就形成了一个小型空间站。而要想实现飞船的对接,首先就需要有大型的火箭能够把重量很大的飞行器发送到太空中,还有就是需要具备人们长期在空间站生活的设施,以及解决火箭对接的问题。
焦维新告诉记者,空间站就像是一座空间大厦,是在太空轨道上逐步组装起来。当各种部件在地面上设计完成以后,借助大型的运输工具,也就是能够进行大运载的火箭把大的部件送入到太空,这是地面研制技术。还有组装技术,包括比较实用的机器手,因为大的部件是无法靠人使用的,需要使用机器手。
焦维新说,建设“天宫一号”空间站最关键的部分就是“空间交会对接”技术。两个或两个以上的航天器通过轨道参数的协调,在同一时间到达太空同一位置的过程称为交会。对接是在交会的基础上,通过专门的对接机构将两个航天器连接成一个整体。实现两个航天器在太空交会对接的系统,称为交会对接系统。
焦维新说:“我国现在还没有实现飞船的空间交会对接功能。‘神八’、‘神九’宇宙飞船正在进行这方面的实验。而我国的空间交会对接技术也是一个逐渐完善的过程。不仅是一次对接,还需要二次对接。在对接时,需要两个航天器的轴线在同一条直线上,并且相对速度要接近0。这个难度是非常大的,因为两个航天器的速度都很快。就像是地面的两辆急速飞驰的跑车,要让它们的距离必须一直保持在1米左右,这是非常不容易做到的。”
焦维新告诉记者:“国际空间站的构造属于横架式结构,也就是说在距离大气层300-400公里以外的空间上有一个大梁,在这个大梁的有些地方可以接太阳能帆板,在一些地方建造各种实验舱。”“天宫一号”也是选择在距离大气层300-400公里以外建立。
我国目前研制的“天宫一号”采用的是两舱结构,分别为实验舱和资源舱。实验舱可保证舱压、温湿度、气体成分等航天员的生存条件,用于航天员驻留期间在轨工作和生活,密封的后锥段安装再生生保等设备。实验舱前端安装一个对接机构,以及交会对接测量和通信设备,用于支持与飞船实现交会对接。资源舱为轨道机动提供动力,为飞行提供能源。
目前,“天宫一号”虽还处于研制阶段,但张履谦院士表示,总体说来,“天宫一号”里的配套设施一般必须包括氧气呼吸装置,废气吸收装置,防止空间的辐射照射装置以及宇航员长期生活具备的各种条件。其中产生动力的推力舱、生活舱、实验、接口等都是空间站上比较重要的装置。
若要在“天宫一号”里工作和生活,还要考虑应对各种紧急突发事件的发生。其中包括氧气装置故障,或控制陀螺失灵,甚至连厕所不能用都能称为是大问题。所以在建造时需要考虑到各种紧急应急措施。像国际空间站,一直都有个联盟号飞船在为它保驾护航,如果空间站出现问题,它可以进行维修,还可以接宇航员回到地球。航天飞机的拉动力系统可以定期为空间站加速,使空间站一直在自己的轨道内运行。如果氧气装置出现了问题,还可以运用制氧的原料自己制氧。
“‘天宫一号’只是我国空间站建设的起步,今后我们会慢慢建设大型的空间实验站,预计大体要花上一二十年的时间,等到2020年预计我国的空间站就可以逐步完成了。”张履谦说到。