南航专家解读：中国空间站“太空一期”竣工在望，年底将建成国家太空实验室
据中国载人航天工程办公室消息，北京时间2022年6月5日10时44分，搭载神舟十四号载人飞船的长征二号F遥十四运载火箭在酒泉卫星发射中心点火发射，约577秒后，神舟十四号载人飞船与火箭成功分离，进入预定轨道，飞行乘组状态良好，发射取得圆满成功。
这一次出发的神十四乘组，被网友们笑称为“最忙乘组”，因为他们的任务与前两次不同。在接下来的半年里，神十四乘组将在轨迎来问天实验舱、梦天实验舱，完成空间站组装建造，还将与神舟十五号乘组进行“面对面”交接，最终完成国家太空实验室的建立。记者特邀南京航空航天大学的多位专家，对此次的发射任务进行了解析。
【“最忙乘组”这半年要做这些事——】
和地面配合完成两个实验舱与核心舱的交会对接和转位；
首次进驻问天实验舱和梦天实验舱，建立载人环境；
配合地面开展两舱组合体、三舱组合体、大小机械臂、气闸舱出舱等相关功能的测试工作；
首次操作问天实验舱小机械臂进行舱外作业，开展问天小机械臂与天和大机械臂的级联测试；
首次利用位于问天实验舱的气闸舱实施2-3次出舱活动；
完成问天实验舱和梦天实验舱14个科学实验机柜解锁、安装；
继续开展“天宫课堂”太空授课及其他公益活动。
除此之外，神十四乘组还将开展在轨健康监测与检查、防护锻炼、在轨训练与演练，以及大量空间站平台巡检测试、设备维护、维修验证、物资管理和站务管理等工作。
【为啥这么忙？】
今年是中国空间站建造决战之年
2022年是中国载人航天工程立项实施30周年，也是中国空间站建造决战之年。据早前公布的消息，中国空间站建造分关键技术验证和建造两个阶段实施，关键技术验证阶段成功实施了长征五号B运载火箭首飞，天和核心舱，神舟十二号、神舟十三号载人飞船，天舟二号、天舟三号货运飞船等6次飞行任务，突破并掌握了空间站建造和运营相关的一系列关键技术。
今年5月，中国空间站进入建造阶段，年内将发射2个空间站实验舱、2艘载人飞船、2艘货运飞船，再将6名航天员送入空间站。具体时间节点为：
5月发射天舟四号货运飞船；
6月发射神舟十四号载人飞船，3名航天员进驻核心舱并在轨驻留6个月；
7月发射空间站问天实验舱，与天和核心舱对接；
10月发射梦天实验舱与核心舱对接，之后空间站三舱形成“T”字基本构型，完成中国空间站在轨建造；
随后将发射天舟五号货运飞船和神舟十五号载人飞船，神舟十四号、神舟十五号乘组航天员将在太空“会师”，共同在轨工作约一周。
【专家解析】
9种组合体构型反复调整
通过“搭积木”让空间站建造更加理想
“还记得天和核心舱发射时，我们说的在太空中‘造房子’吗？这一次，神十四乘组的主要任务就是给‘太空房子’装修升级去啦。”南京航空航天大学航天学院闻新教授告诉记者，在轨期间，神十四乘组将面临构型多，状态新，任务密等挑战，对乘组执行任务能力提出了很高要求。“伴随着问天和梦天两个实验舱的发射，空间站将变成‘三室两厅’。航天员在太空中会像‘堆积木’一样，借助机械臂系统，逐渐把整个结构搭建起来。在这个过程中，万一出现‘漏气’等情况，还可以出舱进行修补。”闻新介绍，上个世纪，美国和俄罗斯的航天员就已经进行过实践，在太空中“组合”核心舱和实验舱是比较成熟的技术，“对于现在的中国航天来说，也不是什么难事。”在太空中，空间站会经历9种组合体构型，这是因为考虑到空间站运行的稳定性，采用重力梯度稳定，所以空间站需要变换姿态，反复调整位置，反复组合。最终空间站的各个舱位将调整到最完美构型，组装建造最急完成，建成国家空间实验室。”
据悉，在这期间，空间站的各个结构部位将实施5次交会对接、3次分离撤离、2次转位，航天员要在2~3次出舱中，通过操控机械臂，完成这一系列位置调整，各次任务环环相扣。
三室两厅还带“储藏室”
百吨级最大结构在太空中为啥不会“掉下来”
“科研人员在这之前，已经反复试验过径向对接、交会对接，为了就是这一刻的调整，让国家空间实验室的构造，达到理想效果。”闻新教授介绍，完成这些操作，“主力”是神十四乘组，而地面的飞控中心则会起到辅助和遥控作用。因此，神十四“最忙乘组”的名号绝对实至名归。
如果一切进展顺利，今年，我们或将会看到的天宫空间站最大构型：天和一号核心舱+问天号实验舱+梦天号实验舱+天舟五号货运飞船+神舟十四号载人飞船+神舟十五号载人飞船，规模近百吨级。这么重的“庞然大物”在太空中飞行，为啥不会掉下来？“在失重的太空中，影响飞行高度的因素是飞行速度，空间站的自重对于飞行高度的影响非常小。”闻新教授打了个比方，在太空中飞行的空间站，就像一艘在海水中漂浮的“船”，“太空中的天体，都按照天体运动规律在转动，不会停止，也不会加速，比如我们最常见的‘地球绕着太阳转’，地球也没有‘发动机’。因此，空间站只需要维持飞行速度，一圈一圈绕着地球转，‘掉下来’的担心完全是多余。”
“太空一期”竣工，“太空二期”会跟上
未来建造“月球空间站”也不是没有可能
神十四乘组建成国家太空实验室后，神十五、神十六乘组上去还能干嘛？在网上，不少网友发出了好奇的疑问。闻新教授告诉记者，太空实验室建成后，神十五和神十六乘组进入太空的任务，将从建造空间站转变为空间科学技术实验。
“比如一些生命科学实验，还有相关的基础科学研究等等。”闻新告诉记者，从神舟五号到神舟十二号，中国载人航天实现的大踏步的跨越，跟随航天员上天的物件也从乒乓球等小物件，逐渐发展为种子等植物个体。“其实从神舟一号开始，航天器就在陆陆续续带着各类种子上天，进行太空实验。”闻新透露，未来，航天员在太空中的食物，有望“自产”。“目前，带上太空的植物种子，多半是用来进行太空实验的。这些实验最终目的，是为了能让作物在太空中良好生长。航天员长期在空间站里生活，需要新鲜蔬菜补给。将来他们吃的菜，都可以自己种。”
也有网友乐观展望，伴随着“太空一期”在今年年底的完工，未来，是否会有“太空二期”甚至是月球空间站？闻新教授透露，中国空间站的使用寿命是十年，“太空二期”已经在科研人员的计划中了。在未来，中国建造月球空间站也不是没有可能。
【链接】
“径向对接”犹如“万里穿针”，很难！
但要建成太空实验室，必须得会
如果你一直关注航天，一定会看到这个频繁出镜的名词：径向对接。这一次的神舟十四号载人飞船，与空间站的对接方式也是径向对接。
为什么要采用径向对接的方式？“空间站核心舱的对接口不会完全在同一个水平方向上，因此，径向对接是航天器必须要掌握的一项对接技术。”专家告诉记者，从神舟十二号开始，我国的载人飞船新增了自主快速交会对接、径向交会对接和180天在轨停靠能力。在太空中“相遇”后，两个航天器会在空间轨道上合并在结构上连成一个整体，这是载人航天活动的三大基本技术之一，是实现空间站和空间运输系统的装配、回收、补给、维修、航天员交换及营救等在轨服务的先决条件。
到了神舟十三号，“径向对接”技术首次得到太空验证。距离发射时间过去约6.5个小时后，神舟十三号载人飞船采用自主快速交会对接模式，成功对接于天和核心舱径向端口。所谓“径向交会”，就是指航天器从空间站组合体的下方垂直向上对接。在这之前,我国在太空进行的飞船交会对接都是水平方向的，包括前方向交会和后方交会。
闻新教授表示，径向交会技术难度极大，在太空中的对接是“万里穿针”的难度。“虽然是‘万里穿针’，但一定会越‘穿’越熟练。”闻新说，径向对接是一个从低轨道飞向高轨道的过程，对于整个轨道的抬高和控制都是有好处的。
扬子晚报/紫牛新闻记者杨甜子
校对苏云