李會超：天宮一號，你為我們指明瞭去往星辰大海的道路

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提到美國宇航員阿姆斯特朗，想必大部分讀者都知道他是第一位登上月球的宇航員。然而，阿姆斯特朗還有另一項鮮為人知的“第一”：他是執行人類歷史上第一次載人交會對接任務的宇航員之一。

那是1966年3月16日，阿姆斯特朗和斯科特一起，乘坐雙子座8號飛船，與在軌道上等待他們的阿金娜目標飛行器成功對接。這次任務是阿波羅計劃的先導任務。在阿波羅計劃中，登月飛船在啓程前往月球前和在月球上完成探測後，登月艙和指令艙間要完成多次交會對接，因此必須先行驗證交會對接技術，才能使登月順利開展。

時至今日，交會對接已經成了航天活動中必不可少的一個重要環節，是載人航天的基本技術之一。以目前的發射能力，人們還沒法將大型空間站一次性發射到太空中，而是需要將各個艙段逐個發射後，在太空中利用交會對接技術進行組裝。宇航員來往空間站，以及地面向空間站補給物資、帶下廢物，也需要飛船與空間站的對接。在未來載人遠征火星或是更遠的星球時，還可能利用交會對接技術，在近地軌道上組裝進行星際遠航的“大船”。

可以説，一個國家如果想在載人航天方面有所作為，交會對接是必須具備的能力。

2011年9月29日發射的天宮一號，其核心任務就是突破航天器交會對接技術和組合體控制技術，使我國能夠進一步進行空間站等大型航天器的建造和維護。

雖然她的學名與美國的阿金納一樣，都是“目標飛行器”，但她的功能卻比阿金納強大不少。她可以供宇航員短期駐留，已經具備了空間站的雛形，可以驗證空間站的關鍵技術，為以後空間站的建設打下基礎。

相比和平號空間站、國際空間站等國外同行，僅有8.6噸的天宮一號顯得有些“嬌小”，但在她的服役生涯中，她以最小的試驗成本突破了一系列關鍵技術，為我國走出由具備自身特色的航天發展之路做出了貢獻。

2011年11月3日，天宮一號迎來了第一位到訪的客人——神舟八號無人飛船，並進行了首次交會對接試驗。對於第一次對接試驗採用無人飛船的選擇，阿姆斯特朗可能要舉雙手贊成。因為在他執行美國的第一次交會對接任務時，對接完成後雙子座8號飛船的姿態控制系統失控，帶動對接後的組合體在太空中翻滾。多虧阿姆斯特朗急中生智，啓動了飛船上其他的推力設備，才避免了飛船失控、宇航員殞命太空的悲劇。事後調查發現，阿姆斯特丹的處置方式並非最優。如果地面控制人員已經積累了交會對接的經驗，能夠提前告知宇航員組合體的可能控制方式，這場意外造成的損失還能更小。

在神舟八號造訪天宮一號的任務中，分別在地球受太陽照射的一面和陰影中的一面成功進行了兩次自動交會對接試驗。在兩次對接之間，神舟八號和天宮一號的組合體還在太空中翻了一個180度的跟頭，驗證了飛船組合體的控制。通過神舟八號無人任務的驗證和經驗積累，神舟九號載人對接天宮一號變得更加可靠，宇航員的安全得到了更充分的保障。

在軌道上運行的航天器處於高速飛行的狀態，要讓兩個飛行器在太空中相遇並非一件容易的事情。在對接任務的設計中，航天工作者們對天宮一號和神舟飛船的發射窗口進行了耦合迭代設計，使天宮一號與神舟八號及後續神舟飛船的發射時間相互配合，從而在有限的時間內獲得更多的能讓她們相遇的發射窗口。

神舟八號發射時，採用了分秒不差的“零窗口”發射方法，在地面的測控下完成了5次精準的軌道調整，接近到天宮一號後下方54公里時，通過無線電信號與天宮一號“握手”。之後，神舟八號通過對接測量設備，自主導航到天宮一號附近並與其成功對接。

中國神舟飛船的三艙式結構在一定程度上借鑑了俄羅斯（蘇聯）的載人飛船設計，而神舟飛船與天宮一號對接的“接口”——空間對接機構卻沒有采用俄羅斯的杆錐結構，而是在借鑑了美國的APAS-89機構設計理念的基礎上，自主設計的異體同構周邊式結構。相比俄羅斯的杆錐結構，這種結構更加靈活，對接的兩個飛行器的主、被動角色可以互換，還為未來進一步升級成更先進的雌雄同體對接結構預留了發展空間。

當神舟九號載着景海鵬、劉旺、劉洋三名宇航員到訪天宮一號時，天宮一號為宇航員們提供了温馨的太空之家。

在天宮一號中，除了能為宇航員提供基本的生命保障功能外，還為宇航員們提供了頗具人性化的居住條件。飛船內各類儀表的形狀、大小甚至儀表盤的顏色，都經過特殊考慮，力爭讓航天員便於觀察、感覺舒適。為了減少艙內噪音，設計人員反覆進入艙內體驗，排查噪聲來源，逐項解決問題。艙內設置了空氣檢測和淨化調節裝置。這個裝置除了能過濾艙內材料釋放的微量有害物體，還能抑制微生物的生長，調控温度濕度。為了給航天員一些私人空間，天宮一號中還設置了專門的密室，航天員可以在不被任何人聽到、看到的情況下和自己在地面的家人進行視頻通話。

航天員們對於這些設計的體驗將是未來中國空間站“內部裝修”方案的重要參考。可以説，天宮一號就是未來空間站的第一間樣板房。

在神舟九號任務期間，宇航員還進行了手控交會對接試驗。與主要依靠手控的美國不同，我國的交會對接以自動控制為主，與俄羅斯相似，但航天員也掌握了手控對接能力，作為自動對接的必要補充和備份。在神舟九號進行手控對接任務時，三名航天員以高超嫺熟的技術和過硬的心理素質，將姿態控制的誤差縮小到了1度以下，達到了世界一流水平。

本次試驗的成功，更使我國成為既美國、俄羅斯之後第三個完全掌握載人交會對接技術的國家。

2013年6月20日，在神舟十號造訪天宮一號時，中國的中小學生們迎來了一場別開生面的太空授課。在楊利偉執行神舟五號任務時，由於地面測控站和海上測控船的覆蓋範圍有限，神舟五號與地面的通信會時常因飛船飛入了測控盲區而中斷。即便在測控區域內，飛船與地面的通信帶寬也十分有有限，傳回的艙內畫面並不清晰。

而在40分鐘的太空授課中，神舟十號和天宮一號的組合體圍繞地球轉過了半圈，高清視頻信號卻能連續穩定的傳輸到地面上，直播畫面中看不到一幀中斷，觀看太空授課的中小學生還能流暢的和在太空中授課的航天員王亞平進行交流。

這一切，都得益於與天宮一號任務同步進行的“天鏈一號”天基測控網的建設。無論我國的載人飛船、空間站或其他低軌衞星處於什麼位置，三顆處於靜止軌道的天鏈一號衞星均能使她們與地面保持通暢的聯繫。目前，我國是除美國外唯一一個具備全球天基測控能力、唯一一個進行過太空授課的國家。

在沒有宇航員與天宮一號相伴時，她上面搭載的探測儀器和試驗裝置依然在為我國的國計民生做着貢獻。天宮一號裝在的高光譜成像儀獲取了我國西部荒漠化、三江流域水温生態等重點地區的觀測數據，還在2013年餘姚等地發生洪澇災害時及時提供了監測數據。

當神舟十號撤離後，天宮一號的既定任務已經全部完成。其後，她又在太空中工作了將近三年。其間，她進行了電池翼發電能力測試、備份姿態測量和控制模式切換試驗等一系列工作，直到2016年3月與地面的聯繫終止。

在18世紀的巴黎，當物理學家和發明家們嘗試用熱氣球和氫氣球開啓人類的飛行時代時，一位氣球冒險家曾向另一位氣球的設計者説道：“先生，請為我們指明通向天空的道路！”現在，在太空中遨遊了六年多的天宮一號完成了她的使命，化作了天空中一片絢爛的煙火。若干年後，當宇航員到空間站往返工作已經成為中國航天的日常時，當我們在太空中組合出登陸火星甚至飛的更遠的巨型飛船時，我們不會忘記，是天宮一號以及無數為她付出了精力和智慧的人，為我們指明瞭去往星辰大海的道路。

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