本報訊（記者 雷嘉）昨天11時23分，搭載中國空間站“天和”核心艙的長征五號B遙二運載火箭在我國文昌航天發射場點火升空。約494秒後，天和核心艙與火箭成功分離，進入預定軌道。12時36分，太陽能帆板兩翼順利展開且工作正常，發射任務取得圓滿成功。此次發射任務成功，標誌着中國空間站在軌組裝建造全面展開，我國載人航天工程“三步走”戰略成功邁出第三步。
中國空間站工程於2010年9月批准實施，以天和核心艙、問天實驗艙、夢天實驗艙三艙為基本構型，可長期在軌穩定運行。其中，天和核心艙是中國空間站發射入軌的首個艙段，其起飛質量22.5噸，長16.6米、最大直徑4.2米，供航天員工作生活的空間約50立方米，主要用於空間站統一控制和管理，具備長期自主飛行能力，可支持三名航天員長期駐留，並開展航天醫學、空間科學實驗和技術試驗，是目前我國自主研製的規模最大、系統最複雜的航天器。
下一步，天和核心艙將按既定飛行程序，展開各項動作，開展在軌工作，並等待貨運飛船和載人飛船的到來。後續，核心艙將先後迎接天舟貨運飛船和神舟載人飛船的訪問，在全面完成空間站關鍵技術驗證後，與問天實驗艙、夢天實驗艙實施交會對接，完成空間站三艙組合體在軌組裝建造。按照此前公佈的空間站建造任務規劃，今明兩年我國將接續實施11次飛行任務，包括3次空間站艙段發射、4次貨運飛船以及4次載人飛船發射，於2022年完成空間站在軌建造。
參加此次發射任務的運載火箭及天和核心艙，分別由中國航天科技集團有限公司所屬的中國運載火箭技術研究院和中國空間技術研究院（五院）抓總研製。
看點 1
有Wi-Fi、健身房
天和核心艙堪稱航天員“豪宅”
中國空間站意味着中國人在太空有了一個“家”。天和核心艙由節點艙，大、小柱段，後端通道和資源艙組成，發射升空後將為航天員提供太空科學和居住環境，承接載人飛船和貨運飛船的對接停靠。它的設計壽命是10年，並可通過維修延長壽命。為此，它的設計者們在軟硬件兩方面都匠心獨運，力圖讓航天員在裏面生活舒適、工作順心。
硬件方面，天和核心艙是中國空間站的關鍵艙段，好比是大樹的樹幹，其他艙段都會安裝在它的接口上。所以核心艙有一個龐大的軀體和結實的身板：長度比五層樓房還要高，直徑比火車和地鐵的車廂還要寬不少，體積和重量比國際空間站的任何一個艙位都大。五院空間站系統副總設計師朱光辰曾經打了一個形象的比喻：如果神舟飛船是一輛轎車，天宮一號和天宮二號就相當於一室一廳的房子，而空間站就是三室兩廳還帶儲藏間，算是“豪宅”了。
天和核心艙空間站構型極其複雜，艙體多，不僅各個飛行器相當於一顆顆“衞星”，而且各飛行器不同的組合，又變成了一個個新的航天器。為此，五院從設計伊始就充分考慮了各種因素，為核心艙配置了靈活的大腦和神經——數管分系統，設計了相當於冷暖空調的皮膚——熱控分系統，隨時調節體温。此外，經過科學且慎重的遴選，空間站上將搭載安裝包括生物學、材料科學、基礎物理、微重力、 流體等類別相關的科學研究實驗設施，以及共軌飛行的巡天望遠鏡。
軟件方面，此前我國航天員在軌飛行時間的最高紀錄是33天， 航天員生存所必需的水和氧氣由航天器直接送入太空。為了讓航天員實現更久的在軌停留，中國空間站設計了完整的可再生生命保障系統。航天員呼出的水蒸氣會通過冷凝水方式回收，排泄的尿液也會回收淨化，重新作為飲用水和生活用水使用。電解制氧時產生的氫氣與航天員呼出的二氧化碳，將通過化學反應生成氧氣，這也能夠降低氧氣的補給需求。
據五院空間站系統總體主任設計師張昊介紹，天和核心艙的密封艙內配置了工作區、睡眠區、衞生區、就餐區、醫監醫保區和鍛鍊區六個區域。不僅能夠保證每名航天員都有獨立的睡眠環境和專用衞生間，而且在就餐區配置了微波爐、冰箱、飲水機、摺疊桌等家居，還配置了太空跑台、太空自行車、抗阻拉力器等健身器材，以滿足航天員日常鍛鍊。此外，艙內情景照明可由手機APP控制。説到手機，核心艙不僅配上了，可以實現在軌航天員之間通話和天地通話，還配了天地視頻通話設備，可以實現與地面的雙向視頻通話。此外還有可以支持航天員收發電子郵件的測控通信網和相關設備。
文/本報記者 雷嘉 通訊員 龐丹
看點 2
134平方米柔性太陽電池翼
收攏後只有一本書厚
太空中唯一的能量來源就是太陽的能量。在天和核心艙成功發射的新聞中，很多人注意到了“太陽能帆板兩翼順利展開”的表述。據介紹，天和核心艙首次採用了大面積可展收柔性太陽電池翼，雙翼展開面積可達134平方米，是我國首次採用柔性太陽翼作為航天器的能量來源。它的作用是在光照區將太陽能轉化為電能，供整艙應用，同時為蓄電池儲存能量，以備空間站進入陰影區後使用。
據承擔天和核心艙電源分系統等研製任務的航天科技集團八院相關負責人介紹，與傳統剛性、半剛性的太陽電池翼相比，柔性翼體積小、展開面積大、功率重量比高，單翼即可為空間站提供9kW的電能。在滿足艙內所有設備正常運轉的同時，也完全可以保證航天員在空間站中的日常生活。柔性翼全部收攏後只有一本書的厚度，僅為剛性太陽翼的1/15。基板採用超薄型輕質複合材料，對用來防護空間環境的膠層的塗覆厚度也進行了嚴格控制。
核心艙作為我國壽命設計要求最長的一個飛行器，10年的在軌飛行對所有產品的壽命提出了最高要求。而太陽翼作為艙外產品，要面對的空間環境極其惡劣：除了需要經歷88000次±100°C的高低温循環外，還要經受低軌環境中原子氧、等離子體、紫外輻照、電離輻照等多種空間環境的考驗。為此，805所柔性太陽電池翼研製團隊開展了3年多的方案論證和比較工作，總結出了5項影響太陽翼長壽命的關鍵攻關項目，並經過大量的地面模擬長壽命測試。比如太陽翼上的張緊機構，這根看似簡單的鋼絲繩是一套恆力彈簧繩索系統，通過它的不斷伸縮才能保證太陽翼在高低温環境下的足夠剛度以及姿態控制。張緊機構的壽命試驗要求是88000次，但為了確保它在10年的在軌工況中“張弛有度，收放自如”且“萬無一失”，團隊歷經多年攻關地面完成了40萬次熱真空疲勞壽命試驗、100萬次常温常壓壽命試驗，充分驗證了產品的高可靠、長壽命。文/本報記者 雷嘉 通訊員 程雷
看點 3
在400多公里高空
打造中國“太空電站”
天和核心艙擁有複雜龐大的系統，當然需要強有力的電力保障。有柔性太陽電池翼提供能量後，空間站長期在軌穩定運行、航天員長期駐留，站內的用電安全也是關鍵問題。在空間站運行到太陽無法照射的陰影區時，就由鋰離子蓄電池為整個艙體供電。而鋰電的安全性向來是大眾關注的焦點。八院811所研製人員經過長期攻關，設計出了一種滿足空間站運行需求的長壽命、大容量、高安全的鋰離子蓄電池。
鋰電最大的安全性問題是熱失控。為此空間站鋰電採用了多種特殊設計：從源頭上採用陶瓷隔膜，提供良好的防內短路措施；在電池組內使用阻燃材料，防止高温引發燃燒；在電池組內使用卸壓材料，為單體電池膨脹時提供空間；採用全密閉的鋰離子蓄電池箱體式結構式設計，為艙內提供安全可靠的環境。
空間站核心艙共有6組鋰離子蓄電池，每組66 個單體電池。而鋰電使用時的難點在於實現對每個單體電池的過充保護。811所研製人員設計出了一套智能化的鋰電管理系統，實現高精度、高可靠、高安全的鋰電充電控制。國內首次採用高精度鋰電集聯採集系統，讓採集精度更高、控制點更準；國內首次使用高效率高壓大功率充電模塊，充電時啓用三級保護機制，在任意情況下保證用電安全；在充電過程中實施温度監測，當充電温度高於設定安全温度值時，立即停止該機組蓄電池充電。
空間站在長達10多年的在軌運行過程中，航天員需定期對鋰電進行在軌更換。如何在不影響空間站的正常供電情況下，確保航天員的操作安全呢？研製人員為鋰電更換操作上了“雙保險”。核心艙有兩個功率通道，當其中一個通道需要更換電池時，由另一個通道作為主力供電。且每個功率通道採用“2+1”機組工作模式，任意一個機組中的電池需要更換時，將本機組斷電，剩餘兩個機組可以保證本通道正常供電。另外，研製人員在鋰離子蓄電池模塊中安裝了兩個並聯的分段開關，通過將電池組的電壓降低到人體的安全電壓範圍，滿足人體的36伏安全電壓要求，保護了航天員開展在軌維修時的人身安全。
文/本報記者 雷嘉 通訊員 繆新培
看點 4
優秀傳感器助“中國臂”太空工作
打破國外技術壟斷
天和核心艙配備有一條強大的機械臂——大型空間站機械臂。它不僅實現了核心部件全部國產化，而且負載自重比、操控精度等指標均達到世界領先水平，是中國空間站組裝建造、運營管理、維護服務和空間應用的核心裝備，也是輔助航天員工作的“最佳助理”。
大型空間站機械臂主要承擔着懸停飛行器捕獲、輔助航天員艙外活動、艙外貨物搬運、艙體狀態檢查、載荷照料等重要任務。由航天科技集團四院44所自主研製的三款傳感器產品：末端執行器六維力傳感器、一維力傳感器、關節一維力矩傳感器，作為機械臂重要的傳感測量元件，為這條有力的“中國臂”在太空工作提供了堅強保障。
六維力傳感器是三款傳感器中結構最複雜、研製難度最大的一款，能夠同時測量三個方向上的力分量和轉動時的力矩分量；一維力傳感器主要負責機械臂末端執行器在實施目標抓取和拖動功能時，對拖動力進行監測；一維力矩傳感器則用於感知機械臂關節轉動時所承載的力矩，實現整臂的柔順控制。三款傳感器產品作為機械臂進行伸縮、扭轉、抓握和拖動等動作時各關鍵部位的測力元件，就像機械臂的“觸覺神經”，能夠實時將力學參量反饋至機械臂的“大腦”，為機械臂實現精準控制提供重要依據，使機械臂具備強大的自由運動能力。
四院44所歷時十年時間打造出的這三款傳感器產品，具備體積小、質量輕、空間環境適應性強、精度及可靠性高、在軌穩定運行時間長等特點，特別是六維力傳感器是國內首款、目前唯一一款自主研製，能夠實現空間環境下同時測量6個力和力矩分量，並且成功搭載空間站應用的傳感器產品，成功打破了國外在該領域的技術壟斷，對於在該領域進一步實現國產化具有重要意義。 文/本報記者 雷嘉