6月17日，中國(guó)空間站天和核心艙迎來首批“太空訪客”。當(dāng)日9時(shí)22分，搭載神舟十二號(hào)載人飛船的長(zhǎng)征二號(hào)F遙十二運(yùn)載火箭，在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心準(zhǔn)時(shí)點(diǎn)火發(fā)射，進(jìn)入約400公里的預(yù)定軌道。約6.5小時(shí)后，飛船與天和核心艙進(jìn)行自主快速交會(huì)對(duì)接形成組合體。隨后，聶海勝、劉伯明、湯洪波3名航天員進(jìn)駐天和核心艙。

接下來，三位航天員將完成為期3個(gè)月的在軌駐留，開展機(jī)械臂操作、出艙活動(dòng)等工作，驗(yàn)證航天員長(zhǎng)期在軌駐留、再生生保等一系列關(guān)鍵技術(shù)。

2021年6月17日9時(shí)22分，搭載神舟十二號(hào)載人飛船的長(zhǎng)征二號(hào)F遙十二運(yùn)載火箭準(zhǔn)時(shí)點(diǎn)火發(fā)射。人民網(wǎng)記者 翁奇羽攝

“太空家園”建設(shè)分為幾步？

載人航天工程辦公室主任助理季啟明介紹，空間站建造任務(wù)分為關(guān)鍵技術(shù)驗(yàn)證和建造兩個(gè)階段實(shí)施，共規(guī)劃12次飛行任務(wù)，計(jì)劃2022年前后完成。

其中，關(guān)鍵技術(shù)驗(yàn)證階段規(guī)劃了6次任務(wù)，包括天和核心艙發(fā)射、2次天舟貨運(yùn)飛船和2次神舟載人飛船的發(fā)射。這一階段任務(wù)主要目的是：驗(yàn)證航天員長(zhǎng)期在軌駐留、柔性太陽電池翼、大型柔性組合體控制等關(guān)鍵技術(shù)，開展空間科學(xué)實(shí)驗(yàn)和技術(shù)試驗(yàn)，為空間站建造和運(yùn)營(yíng)奠定基礎(chǔ)。

建造階段也規(guī)劃了6次任務(wù)，包括問天實(shí)驗(yàn)艙、夢(mèng)天實(shí)驗(yàn)艙和2次貨運(yùn)飛船、2次載人飛船發(fā)射。這一階段任務(wù)主要目的是：全面完成以三艙為基本構(gòu)型的空間站在軌組裝建造，建成國(guó)家太空實(shí)驗(yàn)室。

“在這一系列任務(wù)中，每次載人飛船發(fā)射前先發(fā)射一艘貨運(yùn)飛船，運(yùn)送航天員在軌生活物資等。每次載人飛行任務(wù)航天員乘組都是3人，在軌駐留時(shí)間為3-6個(gè)月�！奔締⒚鞅硎�，在此期間，航天員將開展貨運(yùn)飛船物資轉(zhuǎn)移、再生生保系統(tǒng)驗(yàn)證，空間站艙段管理，機(jī)械臂操作、在軌維修、出艙活動(dòng)和艙外操作，以及多領(lǐng)域空間科學(xué)實(shí)驗(yàn)與技術(shù)試驗(yàn)。

空間站完成建造后，將進(jìn)入為期10年以上的應(yīng)用與發(fā)展階段。

神舟十二號(hào)飛船與天和核心艙交會(huì)對(duì)接模擬示意圖。航天科技集團(tuán)五院供圖

空間站為什么只“飛”400公里高？

空間站又稱太空站、航天站，是一種在近地軌道長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行、可供多名航天員巡訪、長(zhǎng)期工作和生活的載人航天器。一般來說，空間站大都在約400公里高度的軌道上運(yùn)行，比如，我國(guó)的天宮一號(hào)、天宮二號(hào)空間實(shí)驗(yàn)室，目前仍在軌運(yùn)行的國(guó)際空間站，以及我們開始建造的中國(guó)空間站。

眾所周知，航天發(fā)射是非常昂貴的。空間站飛往更高的軌道需要消耗更多的能量，對(duì)運(yùn)載火箭的運(yùn)載能力是一個(gè)很大的考驗(yàn)。如果要把成噸的設(shè)備攜帶到較高的高度，一來沒有太大必要，二來成本也過于高昂。

實(shí)際上，大氣是隨著海拔增加而逐漸變薄的，太空和地球大氣層之間并沒有明確、清晰的邊界。國(guó)際航空聯(lián)合會(huì)將100公里的高度定義為大氣層和太空的界線，即“卡門線”，卡門線之外的部分稱為太空。一般太空實(shí)驗(yàn)所需要的接近真空的環(huán)境、無云層遮擋的望遠(yuǎn)鏡觀測(cè)優(yōu)勢(shì)、近乎無重力的實(shí)驗(yàn)條件等，400公里高度都可以滿足。

此外，這個(gè)高度設(shè)置，還考慮了航天員和空間站本身的安全問題。

據(jù)了解，在地球周圍有一個(gè)名為“范艾倫輻射帶”的空間區(qū)域，它大致分成1500-5000公里和13000-20000公里的高度范圍，在空間天氣擾動(dòng)的時(shí)候還會(huì)向上、向下擴(kuò)張。這一區(qū)域有能量非常高、密度也非常大的帶電粒子，對(duì)在其中飛行的飛行器傷害很大。值得注意的是，因?yàn)榈卮艌?chǎng)本身不是對(duì)稱的，在南大西洋上方的地磁場(chǎng)形態(tài)導(dǎo)致這里的輻射帶高度比較低，在有擾動(dòng)的時(shí)候可能只有1000公里高度左右，空間站飛高了就很容易進(jìn)入輻射帶，受到帶電粒子的傷害。

綜合考量發(fā)射成本、觀測(cè)需求，以及航天員的健康和飛行器、儀器設(shè)備的安全等因素，科學(xué)家把空間站飛行的高度，設(shè)定在400公里附近。

測(cè)試中神舟十二號(hào)飛船。航天科技集團(tuán)五院供圖

如何克服太空溫差、宇宙射線的影響？

和以往神舟載人飛船的任務(wù)相比，這次神舟飛船在空間站停留的時(shí)間更久，面對(duì)的空間環(huán)境也更加惡劣。屆時(shí)，神舟十二載人飛船迎向太陽側(cè)的艙體表面溫度將達(dá)到90℃，而背向太陽側(cè)的艙體表面溫度則達(dá)到－30℃。這種溫度差將對(duì)神舟飛船內(nèi)部的空氣溫度造成嚴(yán)重波動(dòng)，航天員的生活環(huán)境與多種精密設(shè)備在艙內(nèi)也會(huì)受到影響。除了溫度的問題，長(zhǎng)時(shí)間的太空停留，還會(huì)使飛船經(jīng)歷持久的空間高強(qiáng)度紫外照射，以及多種帶電粒子配合高速原子氧的不斷轟擊，材料損耗將非常嚴(yán)重。

因此，給飛船穿一件特制的“外衣”就顯得尤為必要了。

如今時(shí)隔五年，神舟十二號(hào)飛船再一次護(hù)送航天員往返天地，與前輩們清一色的灰色外衣相比，它那一身銀光閃閃、炫酷時(shí)尚的嶄新“外衣”不禁讓人眼前一亮。

原來，這件靚麗的“外衣”，是由航天科技集團(tuán)五院529廠歷時(shí)兩年精心研制的一款新型低吸收－低發(fā)射熱控涂層，它是一種噴涂在航天器外表面的熱控制材料。

據(jù)了解，這件“外衣”采用了我國(guó)以往熱控涂層領(lǐng)域中從沒有過的類型。它可以通過自身對(duì)太陽輻照的低吸收強(qiáng)反射能力，大大減少飛船受太陽長(zhǎng)時(shí)間輻照的內(nèi)部溫度升溫現(xiàn)象，再通過它自身的極低的紅外發(fā)射特性，在飛船處于背陽面時(shí)期減少輻射漏熱，大大減緩艙內(nèi)溫度下降速率，起到保溫效果。當(dāng)然，這款“外衣”還要具備抵抗空間中時(shí)時(shí)刻刻的高能紫外輻照、原子氧轟擊以及多種高能粒子與電離輻射的攻擊，為神舟十二號(hào)載人飛船全方位做到外部保護(hù)屏障，可謂是全天時(shí)無間斷全效防護(hù)服。

航天員在組合體艙內(nèi)。央視畫面截圖

太空WiFi怎樣和地面通信？

據(jù)悉，空間站核心艙上已經(jīng)植入了WiFi，這可以大大提高航天員工作生活便利性和舒適度。

空間站系統(tǒng)副總設(shè)計(jì)師朱光辰介紹，核心艙采用的情景照明技術(shù)和WiFi通信技術(shù)，可以讓航天員輕松便捷地使用“手機(jī)APP”來控制照明設(shè)備開關(guān)、查詢站上物資存儲(chǔ)情況。

通過天地通信鏈路和視頻通話設(shè)備，空間站還可以實(shí)現(xiàn)與地面的雙向視頻通話和收發(fā)電子郵件。

“一般依靠中繼衛(wèi)星來保證空間站和地面24小時(shí)不間斷的網(wǎng)絡(luò)連接。美國(guó)國(guó)家航空航天局、歐空局等都有自己的中繼衛(wèi)星�！敝袊�(guó)航天科工二院研究員楊宇光介紹，在我國(guó)，空間站和地面通信主要依靠地面測(cè)控站、數(shù)傳接收站和天鏈中繼衛(wèi)星，其中天鏈中繼衛(wèi)星能保證不間斷通信。

中繼衛(wèi)星也被稱為“衛(wèi)星的衛(wèi)星”，它可以為衛(wèi)星、飛船等航天器提供數(shù)據(jù)中繼和測(cè)控服務(wù)，為中低軌道遙感、測(cè)繪、氣象等衛(wèi)星提供數(shù)據(jù)中繼和測(cè)控服務(wù)，為航天器發(fā)射提供測(cè)控支持。

2008年至2012年，我國(guó)先后發(fā)射天鏈一號(hào)01至03星，三顆衛(wèi)星組網(wǎng)運(yùn)行，使我國(guó)成為世界上第二個(gè)擁有對(duì)中、低軌航天器全球覆蓋能力的中繼衛(wèi)星系統(tǒng)的國(guó)家。

2016年，天鏈一號(hào)04星成功入軌并完成在軌測(cè)試，與01至03星實(shí)現(xiàn)全球組網(wǎng)運(yùn)行，為我國(guó)神舟飛船、空間實(shí)驗(yàn)室以及空間站提供數(shù)據(jù)中繼與測(cè)控服務(wù)，支持空間交會(huì)對(duì)接等任務(wù)。

2019年3月，天鏈二號(hào)01星成功發(fā)射，這是我國(guó)第二代地球同步軌道數(shù)據(jù)中繼衛(wèi)星的首發(fā)星。它與天鏈一號(hào)衛(wèi)星系統(tǒng)相互兼容，使我國(guó)以數(shù)據(jù)中繼為特征的天基通信基礎(chǔ)設(shè)施在傳輸速率、服務(wù)數(shù)量、覆蓋范圍等方面進(jìn)一步提升。

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