天宮二號(hào)將做些啥實(shí)驗(yàn)

　　雖然天宮一號(hào)、天宮二號(hào)都屬于空間實(shí)驗(yàn)室，但后者更為正規(guī)，或者說(shuō)天宮二號(hào)才是真正意義上的空間實(shí)驗(yàn)室。

　　中國(guó)科學(xué)院空間應(yīng)用工程與技術(shù)中心高級(jí)顧問(wèn)、中國(guó)科學(xué)院院士顧逸東認(rèn)為，天宮一號(hào)開(kāi)創(chuàng)性地突破了交會(huì)對(duì)接技術(shù)、組合體管控以及航天員中期駐留等先期技術(shù)驗(yàn)證，在天宮二號(hào)上，這些成熟技術(shù)將被用來(lái)開(kāi)展包括空間科學(xué)和應(yīng)用的實(shí)驗(yàn)。

　　需要說(shuō)明的是，天宮二號(hào)將成我國(guó)最忙碌的空間實(shí)驗(yàn)室，各類(lèi)計(jì)劃的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目達(dá)到了史無(wú)前例的14項(xiàng)，涉及微重力基礎(chǔ)物理、空間材料科學(xué)、空間生命科學(xué)等多個(gè)領(lǐng)域，其中兩項(xiàng)有駐留30天的航天員直接參與操作，一項(xiàng)為國(guó)際合作。這些項(xiàng)目中，大多是當(dāng)前世界最前沿的探索領(lǐng)域。

　　比如，天宮二號(hào)將搭載全球第一臺(tái)冷原子鐘進(jìn)入太空，并進(jìn)行相關(guān)實(shí)驗(yàn)。利用太空微重力條件，這臺(tái)冷原子鐘的穩(wěn)定度將高達(dá)10的負(fù)16次方，可以將航天器自主守時(shí)精度提高兩個(gè)數(shù)量級(jí)，能大幅提高如北斗衛(wèi)星定位系統(tǒng)的導(dǎo)航精度。

　　比如，試驗(yàn)從太空分發(fā)量子密鑰。密鑰分發(fā)是實(shí)現(xiàn)“無(wú)條件”安全的量子通信的關(guān)鍵步驟。量子是微觀物理世界里不可分割的基本個(gè)體。由于作為信息載體的單光子具有不可分割、量子狀態(tài)不可克隆等特性，密鑰分發(fā)可以抵御任何形式的竊聽(tīng)，進(jìn)而保證用其加密的內(nèi)容不可破譯。從原理上來(lái)說(shuō)，這種通信方式就是無(wú)條件安全的。

　　目前，全長(zhǎng)2000多公里的“京滬干線”大尺度光纖量子通信骨干網(wǎng)正在收尾，將在今年下半年建成；全球首顆量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星有望在7月發(fā)射。屆時(shí)，一個(gè)天地一體化的量子通信網(wǎng)絡(luò)的雛形將會(huì)形成。在這個(gè)過(guò)程中，天宮二號(hào)可以扮演量子衛(wèi)星中轉(zhuǎn)的角色，實(shí)驗(yàn)遠(yuǎn)距離量子通信，讓信息在地面城市與太空構(gòu)筑的范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)“無(wú)條件”的安全傳輸。

　　此外，天宮二號(hào)還選擇了水稻和擬南芥，計(jì)劃進(jìn)行‘從種子到種子’的植物全生育發(fā)展過(guò)程實(shí)驗(yàn)；搭載中國(guó)科學(xué)院與瑞士日內(nèi)瓦大學(xué)聯(lián)合研制的伽馬暴探測(cè)設(shè)備，測(cè)量宇宙的伽馬暴射線和散射狀態(tài)，從而研究揭示宇宙結(jié)構(gòu)、起源、演化等問(wèn)題。

　　中國(guó)空間站將是多面手

　　按照計(jì)劃，中國(guó)將在2018年發(fā)射三艙空間站也就是長(zhǎng)期有宇航員照料的空間站的首艙，組裝工作將于2020年完成，2022年投入全面運(yùn)行?？臻g站的軌道高度為340-450公里，設(shè)計(jì)使用壽命為10年。隨著艙段的增加(最多會(huì)有6個(gè)艙段)，航天員的數(shù)量可能從最初的3名增加到6名。

　　和天宮一號(hào)、天宮二號(hào)相比，空間站又有何不同呢？顧逸東介紹說(shuō)，空間站將是一個(gè)全新的階段。天宮一號(hào)、天宮二號(hào)名字叫空間實(shí)驗(yàn)室，顧名思義，比較小，是單艙室的，重量也就8噸左右；空間站則是一個(gè)新系統(tǒng)、組合體。

　　具體來(lái)說(shuō)，這個(gè)組合體初期將有3個(gè)艙段，一個(gè)核心艙，兩個(gè)實(shí)驗(yàn)艙，每個(gè)艙段都是20噸級(jí)。核心艙有5個(gè)對(duì)接口，可以對(duì)接一艘貨運(yùn)飛船、兩艘載人飛船和兩個(gè)實(shí)驗(yàn)艙，另有一個(gè)供航天員出艙活動(dòng)的出艙口。也就是說(shuō)，空間站運(yùn)營(yíng)期間，最多時(shí)整個(gè)系統(tǒng)加起來(lái)將達(dá)90多噸。

　　要搭建這么巨大的空間站，天宮二號(hào)的角色就顯得極為重要了，其實(shí)驗(yàn)的機(jī)械臂操作技術(shù)將在這時(shí)候派上大用場(chǎng)。天舟貨運(yùn)飛船把不同的載荷包括小型艙段運(yùn)輸上太空后，航天員和機(jī)械臂要互相配合將其裝配到空間站上。正如中國(guó)載人航天工程總設(shè)計(jì)師周建平所說(shuō)：“一名航天員在艙內(nèi)操作機(jī)械臂，一名航天員在艙外太空行走。無(wú)論是艙段轉(zhuǎn)位、大設(shè)備的移動(dòng)，還是航天員自身的移動(dòng)，都可以通過(guò)機(jī)械臂完成。”只有演練好人機(jī)配合，中國(guó)空間站未來(lái)的建造和維修才成為可能。

　　“空間站的神圣使命是成為太空中的中國(guó)國(guó)家實(shí)驗(yàn)室，支持科學(xué)家從事前沿科學(xué)探索、空間技術(shù)研究和空間資源的開(kāi)發(fā)和利用。最終目的是為全人類(lèi)造福。”周建平說(shuō)，可以預(yù)計(jì)的是，在空間站里，涉及空間科學(xué)和應(yīng)用的大部分研究都可以進(jìn)行，另外像空間天文、空間物理和空間環(huán)境研究以及從太空對(duì)地球觀測(cè)，對(duì)地球系統(tǒng)進(jìn)行研究等也都成為了可能。

　　此外，我國(guó)還將發(fā)射一個(gè)單獨(dú)的光學(xué)艙，它的功能類(lèi)似“哈勃”太空望遠(yuǎn)鏡，但視場(chǎng)是哈勃的300倍，能拍攝到40%左右的宇宙空間，這將是中國(guó)人的“宇宙之眼”。光學(xué)艙將與空間站保持一定距離進(jìn)行共軌飛行，需要補(bǔ)加推進(jìn)劑或維護(hù)升級(jí)時(shí)，與空間站交會(huì)對(duì)接，由航天員操作。