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天宫一号，建造中国“天宫”的基石

2011年9月29日21时16分，全新改进的长征二号FT1火箭点火升空，明亮的尾焰映红了大漠长空。这次长征系列火箭带走的不是一般的卫星，也不是载人飞船，而是中国航天史上第一个目标飞行器——“天宫一号”。随着“天宫一号”的发射升空，在相继实现航天员上天、太空行走之后，我国又在建设探索太空的前哨——永久载人空间站上迈出关键一步。

中国载人航天工程从神舟一号开始，要经历“三步走”：第一步，发射载人飞船；第二步，突破空间交会对接技术，发射空间实验室，解决有一定规模的、短期有人照料的空间应用问题；第三步，建造较大规模的、长期有人照料的空间实验室及空间站。“天宫一号”是我国为下一步建造空间站而研制的空间目标飞行器，主要任务是作为空间交会对接目标，完成空间交会对接飞行试验。“天宫一号”的发射标志着中国迈入航天“三步走”战略的第二步第二阶段（即掌握空间交会对接技术及建立空间实验室）；同时也是中国空间站的起点，标志着中国已经拥有建立初步空间站，即短期无人照料的空间站的能力。“天宫一号”发射后，陆续与神舟八号、九号、十号完成了交会对接。交会对接任务的成功，意味着继美、俄之后，中国成为世界上第三个独立掌握交会对接技术的国家，也为我国今后开展更大规模的空间探索、建造中国载人空间站奠定了扎实的技术基础，堪称中国航天史上的里程碑。

设计人性太空“环境”从温饱到“小康”

中国探索太空的梦想从来不是纸上谈兵，而是以科技为基础，每走一步都是智慧与汗水的结晶。与美、俄早期交会对接试验相比，“天宫一号”在技术、经济等方面更具优势，可支持多次交会对接，减少发射次数，并按我国后续的空间实验室要求设计，可在完成交会对接任务的同时，验证空间站部分关键技术，如试验空间站必需的再生式环控生保技术中的单项技术，还可同时开展空间科学实验和技术试验等。

“天宫一号”总长10.4米、最大直径3.35米、重8.5吨，主体为短粗的圆柱型，采用两舱构型，分别为实验舱和资源舱，实验舱由密封的前锥段、柱段和后锥段组成，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。它实际上就是一个空间实验室的雏形。

“天宫一号”上安装的空间环境探测装置可源源不断的向地面发送探测到的轨道大气环境信息和空间带电粒子辐射信息； “三合一”相机时刻关注我国水文国土，为开展地质调查、资源勘查、土地荒漠化评估、水文生态监测以及环境污染成分和污染源头分析提供第一手材料。此外，科学家还利用“天宫一号”提供的微重力环境进行了光子晶体试验。光子晶体是可能替代半导体器件并引发信息技术革命的一种新材料，在地球引力影响下，光子晶体很难进行大尺度试验。

最值得一提的是，“天宫一号”采取了多项人性化设计，为航天员提供了舒适的载人环境。与神舟飞船相比，“天宫一号”实验舱里的空间要大许多，达到了15立方米。如果说神舟飞船里面的空间是温饱水平的话，那么“天宫一号”里面的空间就达到了小康水平。实验舱内的照明、睡眠区、空气成分都有良好的控制。舱内设立了两个相对独立的睡眠区，拉上帘后，两个区域相对封闭，为航天员提供了隐私环境。此外，舱内还设置了健身器材，用于锻炼航天员的下肢机能。为了给航天员的太空之旅增加乐趣，“天宫一号”内还设置了人性化的个人娱乐设施。

多次对接向多用途载人航天试验平台转变

2011年 11月3日，“天宫一号”迎来了首位贵宾——神舟八号飞船，并实现两次空间交会对接。所谓空间交会对接，是指两个航天器在空间轨道上会合并在结构上连成一个整体的技术。在这两次对接中作为组合体的控制主体，“天宫一号”出色完成了组合体姿态轨道控制、信息控制、能源控制和载人环境控制等多项任务。两次交会对接的圆满完成也标志着我国已突破并掌握了载人航天二期工程的关键技术，拥有完全自主知识产权，这将对中国载人航天事业发展产生重大而深远的影响。

2012年6月18日，3位航天员乘坐神舟九号载人飞船光临“天宫一号”。在航天员的精准操作下，“神舟九号”与“天宫一号”圆满完成了我国首次空间手控交会对接。为了让航天员感受家的温馨，“天宫一号”营造了一个空气成分、气压都和地面相同，温度湿度净度堪比宜居城市的一个“小家”，为航天员送上了安全、舒适的太空10日之旅。

2013年6月13日，“天宫一号”迎来了搭乘“神舟十号”来访的第二批太空贵客。与“神舟九号”任务不同，作为我国首次应用性载人交会对接飞行，“天宫一号”和航天员承担了更多的使命。“太空授课”“在轨更换地板”“中短期航天员驻留”“舱内无线通信”等一批思路新、实用性强、技术水平高、社会效益好的在轨试验项目顺利实施，标志着“天宫一号”作为交会对接目标飞行器向空间多用途载人航天试验平台的转变。

2013年9月，“天宫一号”作为一代“功臣”，圆满完成了其历史使命，并开始延期“服役”，转入拓展任务飞行阶段，为将来的空间站建设做更多的试验性工作。在拓展飞行的一年里，“天宫一号”开展了太阳电池翼发电能力测试、备份姿态测量和控制模式切换、4b发动机变轨等一系列拉偏及备份飞行模式试验，深度发掘了飞行潜力，为开展太空环境探测及对地观测创造更加良好的条件。