核心舱产品有5台，天宫空间站建造流程公开！11次发射环环相扣

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近日，长征5B遥二运载火箭承载着天和一号核心舱完成了垂直转运工作，目前它们正矗立在海南文昌航天发射场101工位，标志着天宫空间站正式进入发射准备阶段。

长征5B遥二火箭垂直转运

核心舱目前已知共有5台产品，分别是工艺验证核心舱、浮力水槽训练核心舱、初样核心舱、正样核心舱、备份核心舱。

工艺验证核心舱

工艺验证核心舱曾在第12届中国国际航空航天博览会上首次亮相，浮力水槽训练核心舱用于航天员舱外行走模拟训练。

模拟失重水槽训练核心舱

初样核心舱则旨在通过初样产品的设计、制造与试验，对航天器结构与机构的设计进行全面鉴定，为正样产品研制开辟通路。通常情况下初样产品并不参与正式飞行任务，但也有例外，比如神舟一号无人飞船就是初样产品。
2019年9月天和一号核心舱由初样转正样产品研制，至2021年年初通过出厂评审，正样产品研制前后用时不到一年半，正所谓台上一分钟台下十年功，这都要归功于工艺验证舱、初样核心舱等产品的积累。

航天科技五院空间站核心舱总装集成厂房

备份核心舱有两个意图，首先它是正样核心舱的备份，正样核心舱也被称为“试验核心舱”，经过在轨技术验证评估各项指标，如果没有问题则直接在轨转正为正式核心舱，如若出现不符合运营标准的情况，则备份核心舱经过升级改良后再另起炉灶发射，成为天宫空间站的新核心舱。
第二个意图建立在正样核心舱顺利在轨转正的基础上，作为天宫空间站二期拓展工程核心舱。

天宫二期工程：备份核心舱对接空间站

在接下来不到两年时间里天宫空间站所属各舱段、飞船将密集升空，最终我们将建成在轨规模超110吨的大型载人空间站，那么具体将如何实施呢？
长征5B、长征7号、长征2F三型运载火箭将是天宫空间站建设与运营期间的主力运载工具，目前它们正在文昌与酒泉两座发射场待命。

长征5B、长征7号、长征2F

长征7号的职责是发射天舟号货运飞船，长征2F则是驰名中外的载人火箭，主要用于发射神舟号载人飞船。
长征5B是天宫空间站各舱段入轨发射的专用火箭，它是我国唯一一款一级半入轨火箭，结构大大简化，可靠性稳步提升，火箭飞行全程无需级间分离，且只有两个分离时序，即助推器分离与器箭分离，火箭芯一级将从起飞至入轨打满全场，工作时间475秒。
若采用国外标准定义，长征5B可被视为单级入轨火箭，可谓是“一步登天”。
去年5月5日，长征5B遥一火箭成功将重达21.6吨的新一代载人飞船试验船送入预定轨道，通过实际飞行任务验证了该型火箭20吨级近地轨道运载能力，同时也验证了大型箭体直接入轨的太空刹车技术。

长征5B遥一发射新一代载人飞船试验船

随着天宫空间站首发任务的展开，官方也第一次公开了天和核心舱与长征5B火箭整流罩合罩画面，类似画面在新一代载人飞船试验船发射任务中也有披露，新飞船在整流罩中有一种杀鸡用牛刀之嫌，而核心舱却能塞满整个整流罩。

天和核心舱与长征5B火箭整流罩

其实不然，新一代载人飞船试验船虽然尺寸小，但重量却能与空间站核心舱比肩，这是因为飞船服务舱装载了更多燃料。核心舱则相反，由于燃料可以在轨加注，因此无需在发射阶段携带较多燃料。

新一代载人飞船试验船与长征5B整流罩

长征5B以及该型火箭的整流罩本身也是为天宫空间站而生，天和核心舱全长16.6米，直径4.2米，发射质量约22吨，包络核心舱的长征5B整流罩则更大，后者高20.5米，直径5.2米，除了承运核心舱，还可以承运尺寸更大的问天实验舱与梦天实验舱，以及巡天光学舱。

长征5B火箭整流罩

天宫空间站的建设分为“关键技术验证”与“建造”两大阶段，具体任务安排如下：
任务1：长征5B遥二火箭发射天和一号正样核心舱；
任务2：长征7号遥三火箭发射天舟二号货运飞船与核心舱后端通道对接；

天舟二号与核心舱后端通道对接

任务3：长征2F遥十二火箭发射神舟十二号载人飞船与核心舱节点舱轴向对接口对接；

神舟十二号与节点舱轴向对接口对接

神舟十二号载人飞船靠泊核心舱三个月后撤离，由此至神舟十三号任务实施前天宫空间站将有一个短暂的无人值守期。
尔后天舟二号货运飞船与核心舱后端通道分离，自主机动至核心舱节点舱轴向对接口对接，此举目的有三：
①继天舟一号之后继续验证航天器空间绕飞技术；

天舟号货运飞船

②天和一号作为空间站长期稳定运行的中控平台有许多冗余配置需要验证，以往很多人都认为核心舱只有最接近服务舱的后端通道具备燃料在轨补加能力，实际上远离服务舱的前端节点舱也有燃料在轨补加功能，天舟二号绕飞与之对接的目的之一就是验证此项能力；

核心舱节点舱也具备燃料在轨补加功能

③验证机械臂转位对接技术，在天宫空间站“建造阶段”问天实验舱、梦天实验舱都将依托此项技术实施在轨建造任务。
任务4：长征7号遥四火箭发射天舟三号货运飞船与核心舱后端通道对接，此任务发生在天舟二号机械臂转位对接试验与神舟十三号任务之前；
任务5：长征2F遥十三火箭发射神舟十三号载人飞船，此时核心舱后端通道有天舟三号货运飞船、核心舱节点舱轴向对接口有天舟二号货运飞船，空间站届时将没有轴向对接口用于载人飞船对接，因此神舟十三号将执行径向对接操作，与核心舱节点舱侧向对接口对接；

神舟号飞船径向对接

神舟十三号与核心舱对接后，将形成一个由天和一号核心舱、天舟二号货运飞船、天舟三号货运飞船、神舟十三号载人飞船组成的50吨级大型空间组合体，随后不久天舟二号将从空间站撤离。
神舟十三号将在靠泊核心舱六个月后分离再入返回地球，这将是天宫空间站完成“关键技术验证阶段”工作的标志性事件。

关键技术验证阶段天宫最大规模构型

此后天宫空间站将形成第二个短暂的无人值守期，并为进入“在轨建造阶段”做好准备，天舟三号货运飞船届时也将与核心舱后端通道分离，随后自主绕飞至核心舱节点舱轴向对接口，为天舟四号对接核心舱后端通道腾地。
任务6：长征7号遥五火箭发射天舟四号货运飞船与核心舱后端通道对接；
任务7：长征2F遥十四火箭发射神舟十四号载人飞船，由于此时核心舱前后两个轴向对接口分别靠泊着天舟三号与天舟四号两艘货运飞船，因此该艘载人飞船也需要与核心舱节点舱侧向对接口对接；

核心舱节点舱

神舟十四号与核心舱对接后不久，靠泊核心舱前端节点舱轴向对接口的天舟三号货运飞船将撤离，为即将到来的天宫空间站第二大主体舱段“问天号实验舱”腾地。
任务8：长征5B遥三火箭发射问天号实验舱与天和一号核心舱节点舱轴向对接口对接；

问天实验舱与核心舱对接

备注：此图为效果图，实际任务中此刻核心舱应当有一艘径向对接于节点舱的神舟十四号载人飞船，以及一艘对接于核心舱后端通道的天舟四号货运飞船。
任务9：天舟四号与空间站分离后，长征7号遥六发射天舟五号货运飞船与天和一号核心舱后端通道对接；
天舟五号与空间站对接后不久，问天号实验舱将在转位机械臂辅助下，由轴向对接转移至节点舱第4象限停泊口对接。

问天号实验舱转位对接

任务10：问天号完成转位组装后不久，长征5B遥四火箭发射梦天号实验舱，与核心舱节点舱轴向对接口对接，尔后在转位机械臂辅助下对接于节点舱第2象限停泊口；

梦天号实验舱转位对接

任务11：梦天号实验舱完成转位对接任务后长征2F遥十五火箭将发射神舟十五号载人飞船与节点舱轴向对接口对接，届时天宫空间站将同时靠泊两艘载人飞船，组合体规模达突破90吨，并验证最大载员能力，航天员在轨规模达到6人，此后神舟十四号载人飞船将从节点舱侧向对接口撤离，空间站经过一段时间的在轨调试后正式进入运营阶段。
在“关键技术验证”与“建造”两个阶段任务中，神舟载人飞船除神舟十二号在轨驻留3个月外，其余载人飞船驻留时间均为6个月，每艘神舟号飞船搭载3名航天员，神舟号载人飞船与天舟货运飞船均为自主对接。

神舟号载人飞船总装

天和一号核心舱的厉害之处在于凭一己之力技压国际空间站星辰号+曙光号+团结号三大舱段，前者同时拥有后者的轨道控制、空间站控制、生命保障、航天员居住区、对接节点舱、气闸舱等功能，同时在航天器对接次数、空间机械臂、电推动力补偿等功能上又有新拓展。

天和核心舱VS国际空间站三大舱段

天宫空间站进入运营阶段后将成为国家级太空实验室，同时也将是集国家间合作、商业合作等多种合作模式于一体的新平台，每年将发射至少两艘神舟号载人飞船，每8个月发射一艘天舟货运飞船，同时正在研制新一代下行货运飞船。

载人航天领域天和核心舱率先应用电推动力

到2024年还将发射与空间站共轨运行的中国版哈勃空间望远镜“巡天光学舱”。空间站寿命将瞄准十五年、二十年等多个时间节点，未来还将筹备天宫二期拓展工程，使组合体规模达到180吨级，综合科研能力全面反超国际空间站。
在推进天宫空间站工程的同时，我们还在同步实施嫦娥探月四期工程、载人月球工程、火星采样返回工程、小行星采样返回工程，回顾人类航天史能同步实施上述工程的纪录是空前的。