从无到有，60年逐梦苍穹！中国空间站凭什么震惊世界？

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当你仰望星空，思绪或许会飘向浩瀚宇宙中那两颗闪耀的“明珠”——国际空间站与中国天宫空间站。
在全球200多个国家里，中国是唯一拥有独立建设且仍在运行空间站的国家。这一成就的背后，是怎样的艰辛与荣耀？建造一座空间站，究竟难在何处？
天宫空间站，以天和核心舱为中枢，前端的节点舱如同空间站的“心脏”，连接着各个关键部分。两侧分别对接问天与梦天两座实验舱，构成了重达60吨的基本构型，宛如太空中的“钢铁堡垒”。
核心舱后端能对接天舟货运飞船，为空间站输送物资；节点舱前端则迎接神舟载人飞船，搭载着航天员往返天地。上方是航天员出舱的通道，下方还可增配第二艘载人飞船，作为紧急返回的“生命方舟”。

未来，随着需求的增长，核心舱前端还能增建三舱，最终形成一个宏伟的“干”字形扩展结构，最大规模可达180吨。
为了搭建这个庞大的太空家园，从1966年载人飞船论证开始，到2021年天宫空间站筹备，我们耗费了近60年的漫长岁月。
为什么需要如此长的时间？
天宫空间站位于距离地球表面约400公里的太空，这里是一个充满挑战的环境。地球引力和太空环境的双重影响，让空间站面临着诸多难题。
稀薄的空气虽难以察觉，却会对空间站产生阻力，影响其绕地飞行。如果不加以调整，空间站就会逐渐向地球坠落。
为了克服这一问题，空间站配备了推进器和控制力矩陀螺，用于调整飞行速度和姿态角。天和核心舱更是配置了30台姿轨控发动机，其中26台依靠常规化学推进剂运行，另外4台则是霍尔电推进发动机，这在人类载人航天器上尚属首次应用。
霍尔电推进发动机以氙气体为燃料，通过磁场产生的电场加速氘离子，形成等离子体射流来推动飞船前进。虽然它的推力很小，四台一起工作都难以推动一个鸡蛋，但对于在太空中的空间站来说，这点精准的推力却恰到好处，能让空间站始终保持在精确的轨道上。
此外，空间站外部还安装了6个重达125公斤的球形控制力矩陀螺。这些陀螺仪通电旋转，获得角动量，通过改变角动量的方向，就能调整空间站的运行姿势，就像我们在“天宫课堂”中看到的，航天员通过旋转手臂来调整自身方向一样。

在空间站运行过程中，推进剂会不断消耗，因此需要定期进行补加。常规化学推进剂由天舟货运飞船在轨补给，而氙气这种稀有的惰性气体，由于太空中无法制取，天舟货运飞船也无法直接补给，于是专门设计了可由航天员出舱更换的霍尔电推进发动机气瓶，巧妙地解决了氙气的在轨补加问题。
在太空中，能源获取也是一大挑战。这里没有用于发电的燃料，因此空间站配备了可展收柔性太阳电池翼。与传统的刚性、半刚性太阳电池翼相比，柔性翼具有体积小、展开面积大、功率重量比高的优势。
天和核心舱的单翼翼展12.6米，双翼展开面积可达134平方米，单翼就能为空间站提供9千瓦的电能，不仅能满足舱内所有设备的正常运行，还能保障航天员的日常生活用电，并且可以在低轨道上为空间站供电长达10年。
太空的恶劣环境远不止于此。脱离了大气层的保护，空间站暴露在各种带电粒子和射线的攻击之下，同时还要承受巨大的温差。
向阳面温度可高达121摄氏度，背阴面则低至零下157摄氏度，温差近300摄氏度。这就要求空间站的外层具备耐高温、耐低温、耐腐蚀的特性，而内部则要保持恒温，以确保仪器设备和航天员的安全。

为此空间站的外层采用了多种复合材料，并喷涂了特殊的热控制材料，既能减少太阳辐照导致的内部升温，又能在背阴面减缓舱内温度下降的速率，起到良好的保温效果。
同时，空间站外侧还贴有散热板，配合冷却剂循环系统，将多余的热量转移到太空中，解决了散热难题。
太空里还游荡着大量微流星体和太空垃圾，它们与空间飞行器对撞时，最高相对速度可达15千米每秒，是普通步枪子弹速度的15倍。
一个一厘米左右的太空垃圾，就足以摧毁一颗卫星。为了应对这一威胁，天宫空间站在距离最外层一英寸的位置，包裹了一层厚度约为6-7毫米的特殊材料。
当小型空间碎片撞击时，碎片会因高温汽化和电离，从而降低航天器的受损程度；对于较大的空间碎片，则通过改变运行轨道来规避碰撞。
除了应对太空环境的挑战，空间站的搭建过程同样困难重重。天和核心舱有5个接口，各有其独特的用途。左右接口固定用于对接两个实验舱，上边开口用于航天员出舱，另外3个接口则根据任务需要，灵活对接神舟载人飞船和天舟货运飞船。

实验舱与核心舱对接时，先与节点舱前端对接，再借助核心舱外部的机械臂，将重达20多吨的实验舱旋转90度，精准对接到左右接口，空出的前后接口则用于载人飞船和货运飞船对接。
核心舱下方的接口有时也会对接载人飞船，这种镜像对接方式极为复杂，对接过程中不仅要精确控制飞船与核心舱的速度，还要考虑光照对飞船上敏感器的影响，对敏感器在动态情况下的测量精度和稳定性提出了极高的要求。
事实上，空间站不仅仅是一个在太空中飞行的结构体，它更是一个集发射场、运载火箭、载人飞船、航天员、检测通信、着陆场等几大领域于一体的超级工程。
这就是为什么从载人飞船论证到空间站计划实施，中国航天人花费了近60年的时间。
他们用坚持和创新，书写着中国航天的壮丽篇章，让天宫空间站成为了中国在宇宙中的璀璨名片，也为人类探索宇宙的事业贡献了中国力量。
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