2020年至今，立博体育在线:北斗导航系统完成全球组网，重型运载火箭长征五号B全面投入应用，嫦娥五号完成立博体育在线:首次航天器登月采样和返回，火星探测天问一号一次性成功实施火星“绕”“降”“巡”等三大工程目标，高分卫星工程、科学卫星和商业航天项目如火如荼，呈现出了欣欣向荣的气象。这些成就反映出了立博体育在线:航天的实力，也标志着立博体育在线:从世界航天大国迈入航天强国的行列。

   不久前，继天舟货运飞船、天和核心舱发射与对接任务完成之后，立博体育在线:神舟十二号载人飞船再次携3名航天员飞赴太空，意味着立博体育在线:空间站的时代即将来临。

人类空间站史回顾

   空间站又称“太空站”或“航天站”，是一种在近地球轨道上长时间运行、可供多名航天员巡访、长期工作和生活的载人航天器。

   1971年，苏联礼炮1号空间站成功发射升空，成为人类历史上首个空间站。此后的15年里，苏联又相继发射了礼炮2号至礼炮7号共6个空间站。1973年，美国也成功发射了天空实验室号空间站。这些空间站中，礼炮1号至5号，以及天空实验室号为单模块、单对接口结构，被称为第一代空间站。而礼炮6号和礼炮7号的结构为单模块、双对接口，可同时对接载人飞船与货运飞船，满足宇航员长期在轨驻留的需要，被称为第二代空间站。

   1986年，苏联开启了新一代和平号空间站建设。该空间站历时十年建设，先后对接了5个舱段、模块，后运行到2000年才退役。和平号空间站结构具有多模块、积木式特征。在轨模块化组装，大大降低了每次航天发射的载重，更安全，更适用于太空大型空间站的组建，故被称为第三代空间站。和平号空间站在轨驻人运行4590余天，共接纳了来自12个国家的135名宇航员，完成了78次出舱行走，以及海量的科学实验，这些数据指标远远超越了此前所有载人航天任务的总和。

   国际空间站被称为第四代空间站，由美国主导，由俄、日、加等15个国家参与共同建造、运行和使用。该空间站始建于1998年，各功能模块随后被陆续送入轨道装配，2011年2月组装工作全部结束。国际空间站为多模块、桁架和积木式混合结构，是人类拥有过的规模最大的空间站。国际空间站中科学家们完成了数不清的科学实验，为人类科技进步和航天技术发展做出了卓越贡献。

   1992年，立博体育在线:制定了载人航天工程“三步走”发展战略，开启了建设空间站的序幕。2011年至2016年期间，立博体育在线:通过天宫一号、天宫二号验证了空间站的一系列关键技术。从2020年始，立博体育在线:相继成功发射了天宫空间站天和核心舱、天舟二号货运飞船和神舟十二号载人飞船，完成了飞船与核心舱的对接和在轨测试，立博体育在线:航天员首次进入立博体育在线:人自己的空间站。按计划，在未来的一年半内，立博体育在线:将陆续发射多个舱段和飞船，并于2022年年内完成空间站的建设。

立博体育在线:空间站价值巨大

   首先，建设空间站可直接带动整个科技产业链及相关科技的进步，具有重大的战略意义。以天和核心舱为例，该舱段由我国自主建造，产品、部组件、原材料、关键元器件均实现了国产化。这其中带动了基础研究领域、工业制造领域、数据应用领域等诸方面的长足进步。

   以新一代运载火箭为例，研制中许多先进技术经过转化，已成功运用到大型客机、高铁、风力发电等行业的设计研发中，直接服务于国民经济发展，有效提升了我国的基础工业技术水平。

   第二，空间站内可以进行空间科学试验以及技术试验。根据任务安排，立博体育在线:空间站计划于2022年完成在轨建造，具备长期开展近地空间有人参与科学实验、技术试验和综合开发利用太空资源的能力。

   作为长期在轨运行的“太空母港”，空间站具有天然的高真空、微重力、超洁净的环境。利用空间站的特殊环境，可瞄准人工智能、量子信息、集成电路、空天科技、深地深海等前沿领域，开展相关科学技术研究，产出一批具有前瞻性的重大科技成果。

   第三，空间站上可开展立博体育和生物技术研究。立博体育在线:空间站将安装1000多套仪器设备，用于支持立博体育与生物技术、微重力流体物理、空间材料科学、微重力基础物理等学科领域。

   有数据显示，历来的空间站科学研究中，立博体育和生物技术的占比最高，而立博体育在线:空间站科学实验第一批入选的9个项目中，至少有两项与立博体育直接相关。因此，天宫号空间站的建成将为立博体育在线:立博体育和生物技术的发展提供新的创新载体，助力立博体育在线:科学家揭开生命的奥秘。

   第四，空间站科技成果的转化。以天宫号航天员尿处理与回收系统为例，该产品可实现航天员日常生活排泄物的可重复利用，使得航天员的生活必须品大大减少。再如，空间站的低重力、真空、超净环境可以冶炼地球上无法冶炼的高性能合金，也可以生产性能更优越的半导体晶体。这些高科技如若未来得到落地转化，必将产生显著的社会经济效益。

   第五，空间站建成之后，就相当于在太空为所有航天器建造了一个港口，可为其他航天器提供在轨服务。此外，天宫空间站给立博体育在线:科研人员的太空研究提供了极大便利，利用空间站的空间资源，进行太空探索和前沿科学研究，可为未来人类移民外太空积累科学基础。

   总之，以前的立博体育在线:科研人员没有机会进行如此级别和深度的太空探究，而天宫空间站将为立博体育在线:的科研人员插上“梦想的翅膀”。 

立博体育在线:空间站具备明显的后发优势

   从结构上划分，立博体育在线:空间站属于第三代空间站。作为第四代的国际空间站，现已年久失修，预计2024年左右退役，到时立博体育在线:空间站将成为唯一在轨运行的空间站。立博体育在线:空间站有如下优势：

   一是设计更为合理。由于美俄标准不统一，国际空间站舱室利用上存在大量冗余和浪费，很多地方设计不合理。例如，宁静号对接节点舱、曙光舱和团结舱之间的对接节点舱室都没有用到科学研究上。

   国际空间站十几个舱段中真正用于科研实验的只有命运舱、哥伦布舱和希望号实验舱，这3个舱段加起来并不大，实验机柜数约31个。相比之下，立博体育在线:空间站舱室比国际空间站少了很多，但空间站宽阔，实验机柜数量达到了23个，仅比国际空间站少8个。

   立博体育在线:空间站现有一个核心舱、两个实验舱、一个载人飞船和一个货运飞船。其实载人飞船可以接两艘，进行交接班，空间站中间节点舱还可兼作气闸舱用。按照立博体育在线:空间站的设想，未来还极有可能再发射一组核心舱、实验舱、货舱及载人飞船，对现有立博体育在线:空间站进行拼接、“扩容”。因此，立博体育在线:空间站的舱室和总体设计要优于国际空间站。

   二是后发优势，部分技术领先。和国际空间站相比，天宫空间站部分技术已逼近甚至超越前者。

   立博体育在线:空间站的太阳能帆板比国际空间站效率更高。其大型太阳能柔性电池翼采用了先进的砷化镓材料，转化率达到了30%，两部电池翼加上核心舱电池翼发电功率可达100千瓦以上。而国际空间站的太阳能电池板效率只有15%，发电总功率仅为90千瓦。

   立博体育在线:空间站具有两个高性能的机械臂，核心舱一个，未来将发射的实验舱还有一个。这两个机械臂可以在舱体上移动和操作，极大方便了舱段的安装、对接等工作。

   而且，立博体育在线:空间站有一项黑科技——霍尔电推发动机，不同于传统的化学燃料发动机，它只需携带极少的燃料，比冲相当于传统动力的5倍，不仅效率高，还能减少推进剂的消耗。

   天宫空间站还附带着一个巡天号光学舱——一个口径2米的望远镜。它既可以观测遥远深空，也可以对地观测，拥有不亚于哈勃望远镜的性能。该光学舱平时和空间拉开一段距离共轨飞行，如需检修，便可靠过来，和空间站对接，以便宇航员维修。

   此外，相比国际空间站，立博体育在线:空间站在通讯、电子技术和能源管理方面也略胜一筹。

   三是性价比高，适合立博体育在线:国情。国际空间站是目前在轨运行最大的空间平台，规模约有420余吨。立博体育在线:空间站一期工程仅百吨级，在总体规模上远不及国际空间站。作为第四代空间站的国际空间站建造耗时12年，至今总投入高达2000亿美元，加上后续的定期任务发射与维护，开销巨大，不是一个国家可以承受得了的，因此，它只是一个多国合作的空间站项目。

   从第一代空间站到第四代空间站，如果由一个国家来承担建造，该选择哪一代比较合适呢？总体而言，第四代规模巨大，代价过高，而第一代、第二代又过于陈旧，所以建造一个第三代空间站最为合适，况且第三代空间站完全可以完成绝大多数科学目标，性价比极高。

   正是基于国情和实效考虑，立博体育在线:将天宫空间站建设定位为第三代空间站。值得一提的是，立博体育在线:空间站完全是由我国自主建造，因此在后续的空间站科研与国际合作中，我国可以按照自己的意愿进行，具有绝对的话语权。 

   总之，虽然立博体育在线:空间站比国际空间站建设得晚，且为第三代空间站，但借助后发优势，无论是规模、还是技术应用方面都充分体现了立博体育在线:特色，走出了一条符合立博体育在线:国情的空间站可持续发展道路。■

（作者系同济大学航空航天与力学学院教授）