天宮傳奇：小火箭講述開啟中國空間站時代的天宮一號

小火箭出品

本文作者：邢強博士

本文共5979字，42圖。預計閱讀時間：30分鐘。

公元2018年4月2日，北京時間08點15分，協調世界時00點15分，天宮一號目標飛行器再入大氣層，約1.2噸的殘骸散落在地球南太平洋中部海域，結束了其具有里程碑意義的一生。

本文，小火箭將要和大家一起回顧天宮一號的這一輩子。

天

自古以來，中國人抬頭望向天空的時候，就有了無數有關天上世界的遐想。

天上的宮殿，凝聚了華夏兒女太多夢想和期待。

天宮一號目標飛行器和天宮二號空間站就是這些夢想的承載與擔當（雖然看起來小了點兒）。

天宮一號目標飛行器，全長10.4米，最大直徑3.35米，增壓艙內空間為15立方米。目標飛行器總重8.5061噸。

公元2011年9月29日，一枚長征2F改運載火箭在酒泉成功點火，隨後將天宮一號目標飛行器送入預定軌道。

小火箭風格：

具體的點火時刻為：公元2011年9月29日21時16分03秒507毫秒。

具體的點火地點為：中國酒泉衛星發射中心91號工位

具體坐標為：

北緯40.957900°N ；東經100.291020°E

很早的時候，就有好友問小火箭，發射天宮一號的火箭怎麼看起來和發射神舟系列載人飛船的長征2F運載火箭這麼像？

在這裡，小火箭找到了機會回答：

發射天宮一號的運載火箭與發射神舟飛船的火箭同屬長征2F運載火箭家族。只不過，天宮一號的個頭兒和重量要比神舟飛船大了不少，箭體的整流罩需要改變。

而且，由於天宮一號目標飛行器在發射的時候不載人，因此發射天宮一號的火箭不再需要配備逃逸塔。

這就形成了長征2F/G （這裡的G就是改進型的改字的漢語拼音Gai的縮寫）。我們可以把這款火箭稱作長2F改。（改動升級176處）

以往發射神舟飛船的長征2F運載火箭，正式名稱裡面帶有一個遙字，比如發射神舟7號飛船的火箭，叫做長征2F遙7運載火箭。

那麼，為了保持神舟飛船的序列編號和發射神舟飛船的長征2F運載火箭的編號的一致性，同時也為了開創一個專門針對空間站的序列，發射天宮一號的運載火箭定名為：

長征2F天1運載火箭，或者叫做長征2FT1。

（之後發射天宮二號的，自然就是天2了。）

為了讓大家更加直觀地看出發射天宮一號目標飛行器和發射神舟系列載人飛船的中國長征2F系列運載火箭的區別，小火箭專門製作了上圖。

（點擊上面的圖片可查看大圖）

公元2011年9月29日21時17分，長征2F改天1運載火箭向東略偏南方向進行程序轉彎；

21時19分左右，助推器分離；

21時19分，長征2F天1運載火箭穿出稠密大氣，一二級分離；

21時20分之前，馮·卡門型整流罩成功分離；

21時24分，芯二級火箭主發動機第一次關機，天宮一號與長征2F運載火箭上面級組合體進入慣性滑行狀態；

21時26分，芯二級火箭游機全部關機；

21時26分47秒，天宮一號與長征2F天1運載火箭成功分離；

3分鐘後，太陽能帆板展開。

在公元2011年9月29日21時16分03秒507毫秒，493.3噸重的長征2F天1運載火箭點火，582秒112毫秒之後，天宮一號成功入軌。

天宮一號進入了近地點200.2公里，遠地點347.1公里，傾角為42.79°的近地軌道。

公元2011年9月30日，凌晨01點58分02秒，天宮一號目標飛行器繞地球飛了4圈了。她的軌控發動機開始了第一次點火，準備實施第一次變軌操作。

發動機工作32秒又300毫秒之後，第一次變軌機動完成。

2011年9月30日16點09分15秒，天宮一號目標飛行器開始進行第二次變軌機動。其近地點由200公里持續抬升。

當日，天宮一號目標飛行器的近地點抬升至361.9公里。至此，天宮一號正式進入常規在軌測試軌道。

宮

公元2011年10月1日，就在地面上的中國人正在過國慶節的時候，天宮一號目標飛行器自動啟動了艙內生命保障系統和環境控制系統。

艙內氣壓開始接近地球表面的大氣壓，艙內氧氣濃度與我們日常生活中吸入的空氣中的氧氣濃度較為接近了。

隨後，天宮一號轉為全自主運行狀態。

這時的天宮一號，具備了「宮」的基本性能，靜待首批航天員拜訪了！

2011年10月10日，天宮一號首次向地面傳回艙外攝像頭拍攝的照片。

這些由天宮一號目標飛行器拍攝的自拍照表明一切正常。

天宮一號在上天11天後，具備了接待能力。

在地面，工程師們積極準備著。

公元2011年10月26日，上午10點，酒泉衛星發射中心上方的天空，萬里無雲，訴說著我們對宇宙深處的永恆嚮往。

一枚長征2F運載火箭帶著神舟8號飛船進入了公眾的視野。

神舟8號飛船肩負重任：

神舟8號飛船和天宮一號目標飛行器，將要完成中國載人航天工程的首次交會對接任務！

公元2011年11月1日5時58分10秒430毫秒，載有神舟8號飛船的運載火箭在酒泉衛星發射中心發射升空。隨後，飛船進入近地點200公里、遠地點330公里的近地軌道。

而就在2天前，在2011年10月30日，天宮一號目標飛行器已經將軌道調整為343.05公里高度。這是為迎接神舟8號飛船而準備的交會對接軌道。

另外，天宮一號還做了調相180°的動作，以一個空翻來把對介面控制在最適合神舟8號飛船實施對接的角度上。

2011年11月3日凌晨，神舟8號飛船進入5千米停泊點位置，與天宮一號目標飛行器的定情之吻非常接近了！

小火箭在這裡，要多說兩句。

人類太空探索的技術，在近地軌道上，有3座里程碑。

依次跨過這些里程碑，才能夠稱作是近地軌道上的航天強國。

第1座，叫做載人天地往返。

中國在2003年10月15日9時00分03秒497毫秒點火發射的神舟5號載人飛船的幫助下，由航天英雄楊利偉代表中國跨過了這第1座里程碑。

第2座，叫做出艙活動。

在2008年9月25日21時10分4秒988毫秒點火升空的神舟7號載人飛船的力頂下，航天英雄翟志剛手持國旗出艙，航天英雄劉伯明的頭和手各自有一部分出艙。

這使得中國成為了繼蘇聯和美國之後，第3個掌握出艙技術的國家。

第3座，叫做交會對接。

載人天地往返實現了人類進入太空的基本要求，出艙活動的實現則能夠讓人類擁有在太空自由活動的能力。

而航天飛行器的交會對接則是在現有運載火箭能力限制的情況下，構建大型航天飛行器，實現在軌長期駐留的必備技術。

神舟8號與天宮一號的交會對接，是無人飛船與無人（空間站）目標飛行器的一次對接嘗試。

從歷史的統計數據來看，交會對接並不容易。

1997年6月25日，進步號貨運飛船給和平號空間站運送補給。就在她準備與和平號對接的過程中，她一不小心，一下子就撞上了和平號。

這一撞可了不得，進步號創造了人類航天史上最嚴重的碰撞事故。進步號撞穿了和平號空間站的艙壁。空間站內的空氣立刻噴涌而出。

好在2名英勇的俄羅斯宇航員臨危不懼，沒有乘坐逃生飛船離開，而是冒著生命危險找到了洞口，並及時將洞口堵住，保住了和平號空間站。

上圖為和平號空間站上被進步號飛船撞擊後的光譜艙。在艙壁和太陽能帆板上，我們依然能夠看到進步號撞擊留下的痕迹。從那之後，美國宇航局開始重新考慮與俄羅斯的太空合作細節。

1967年10月30日，蘇聯的宇宙186號飛船與宇宙188號飛船實現了人類製造的航天飛行器的第一次在軌自動交會對接。

此後的44年來，人類在太空中進行了301次交會對接。其中成功284次，失敗17次，成功率為94.4%。這個離萬無一失的要求還是有些遠的。

也就是說，在中國人掌握交會對接技術之前，人類已經實現的301次交會對接中，有5.6%的失敗率。

2011年11月3日凌晨，神舟8號飛船與天宮一號目標飛行器首次嘗試對接就成功了。

這是中國首座站-船組合體。

神舟8號飛船與天宮一號目標飛行器一起飛行了12天之後，飛船主動脫離目標飛行器。

隨後，神舟8號飛船再次與天宮一號進行了對接，再次成功。

公元2011年11月17日19點32分30秒，神舟8號飛船的返回艙於內蒙古四子王旗阿木古朗草原主著陸場平穩著陸，神舟8號任務取得圓滿成功。

小火箭風格，具體著陸位置坐標：

北緯42°20′35″N；東經 111°16′15″E

從上圖打開的艙蓋，向內望去，能夠看到執行首次交會對接任務的身穿艙內航天服的假人。

神舟8號飛船與天宮一號的成功對接，展示了中國工程師的先進技術水平。

功成名就的神舟8號飛船，帶著與天宮一號目標飛行器的香吻，返回地面。

不久，該飛船的返回艙就成為了體現中國航天技術水平的重要物證，保存在了北京航天城。

上上圖和上圖為小火箭拍攝的神舟8號飛船返回艙的燒蝕側壁和姿控發動機噴口細節。攝影：邢強。

另外，小火箭覺得特別值得一提的是，首次與天宮一號實現交會對接的神舟8號飛船，裡面還搭載了德國的空間科學試驗設備。

如果小火箭沒有記錯的話，這是中國載人航天工程第一次開展國際空間實驗合作。中國科研人員與德國宇航中心還有德國霍爾海姆大學的研究人員合作，在神舟8號飛船的返回艙內放入了試驗設備，進行了17項空間生命科學實驗。

一

天宮一號目標飛行器與神舟8號飛船完成了中國第一次空間交會對接，完成了中國載人航天工程的第一次國際合作項目。

這麼多第一，讓天宮一號，這座中國第一個目標飛行器帶上了濃郁的傳奇色彩。

而傳奇還在繼續。

2012年6月份，酒泉衛星發射中心的基地吹拂著和煦的風。

長征2F遙9運載火箭的芯一級和助推器上共8台YF-20偏二甲肼/四氧化二氮常溫燃料液體火箭發動機靜待點火的那個瞬間。

這些發動機，曾經托舉起了中國人飛天的夢想，如今正要繼續讓中國向空間站時代奮進。

北京時間2012年6月16日18時37分24秒558毫秒，神舟9號飛船乘坐長征2F遙9運載火箭點火後升空，隨後進入預定軌道。

隨後，神舟9號飛船與天宮一號目標飛行器實現了對接。

神舟8號是無人飛船，而神舟9號則是帶有3名航天員的載人飛船。

公元2012年6月18日14時14分，在完成捕獲、緩衝、拉近和鎖緊程序後，神舟9號與天宮一號緊緊相牽，中國首次載人交會對接取得成功。

至此，中國正式成為繼蘇聯和美國之後，第3個跨過天地往返、出艙活動和交會對接3座里程碑的國家，向著航天強國奮力邁進。

2012年6月18日17時07分，中國航天員首次從神舟9號載人飛船進入天宮一號目標飛行器。

天宮一號迎來首位中國航天員。這一刻，我們等了太久！

6天後，也就是在2012年6月24日，神舟9號載人飛船與天宮一號分離。

上圖為分離之前，從天宮一號目標飛行器上拍攝到的神舟9號飛船。

璀璨奪目的太陽毫不吝惜自己的讚美和饋贈，向組合體灑下金黃和銀白的光芒。

如果上上圖的陽光太閃耀，看不清組合體的太陽能帆板的話，小火箭還準備了上圖，這時太陽恰好被帆板擋住。我們能夠較為清楚地看到太陽能帆板的設計細節了。

2012年6月24日，英雄航天員劉旺駕駛神舟9號飛船實施手動對接操作。

手動對接非常考驗飛船駕駛者的水平，同時也是對飛船設計者和製造者的終極考驗。

中國的神舟載人飛船擁有良好的姿軌控能力，劉旺的技術也是過硬。就這樣，用了6分多鐘，就完成了對接（國際平均對接時間為10分鐘），而且對接精度遠高於自動對接。

就這樣，我們創造了飛船在軌對接的中國標準。

承擔海上測控任務的遠望3號，遠望5號和遠望6號測量船呈接力狀分別布陣太平洋不同海域。

整個遠望船隊肩負著飛船太陽帆板展開、入軌、變軌、交會對接等一系列重要海上測控任務。

經過數十天的海上航行，遠望六號測量船已經到達任務預定海域。

為確保天宮一號與神舟9號載人交會對接海上測控任務萬無一失，3艘測量船分別進行了天地對接、角度標校及距離零值標定，組織了數百次各類聯調演練，還針對任務中可能遇到的突發情況，完善了近千項應急預案。

有關中國的航天測控網，詳見小火箭的公號文章《天宮與天舟的背後：中國航天測控網已傲然崛起》。

號

號：號召，號令，命令也。《屈原列傳》有云：「入則與王圖論國事，以出號令。」

天宮一號目標飛行器既是中國邁入空間站時代的象徵，同時也是號召全民關心人類太空探索事業，號召大家熱衷科學技術研究的利器。

公元2013年6月11日17時38分02秒666毫秒，火箭點火。隨後，神舟10號載人飛船由長征2F遙10運載火箭送入預定軌道。

升空約兩天後，2013年6月13日13時18分02秒，神舟10號載人飛船與天宮一號目標飛行器對接機構鎖緊，兩個飛行器形成組合體，成功實現自動交會對接。

對接成功後，聶海勝、張曉光和王亞平3位航天員入駐天宮一號，進行為時12天的空間站短期有人照料實驗。

中國人從認識太空、接觸太空到利用太空，如今，正在體驗太空的諸多美好。

公元2013年6月20日上午10點11分，一句話通過天地鏈路，向地面傳來：

「我是王亞平，本次授課由我來主講。」

這是中國有史以來，最大規模的一堂科學實驗課。

從東北林海到西南山嶺，從西北大漠到海南的天涯海角，全中國有8萬多所中學，幾千萬名師生共同聆聽航天員老師王亞平的太空授課。

牛頓第二定律、單擺的運動、陀螺儀的原理、水膜和水球等等，在太空微重力環境下能夠更為直觀地向大家展示出來的試驗被一一演示。

天宮一號也就是在這個時候，成為了人類文明史有記載以來，同時受到關注的人數最多的一間教室。

這是人類有史以來第二次開辦太空課堂。

世界上第一堂太空實驗課是在2007年8月升空的奮進號太空梭上進行的。

世界第一位太空教師美國宇航員芭芭拉·摩根與世界第二位太空教師中國航天員王亞平之間，有過多次交流。

（王亞平給62歲的芭芭拉·摩根的回信，就是在太空中寫好，通過天宮一號的下行數據鏈路，以電子郵件的方式發給她的。）

大家認為，應該為開啟人類探索宇宙的夢想而共同努力。

公元2013年6月25日05時07分，3名航天員離開天宮一號，進入神舟10號載人飛船。

隨後，他們關閉了天宮一號目標飛行器的艙門，告別了天宮一號。從此，按計劃，天宮一號將以無人狀態運行期滿後，結束自己的生命。

離開之前，3名航天員各自用手語和話音對地面控制人員致謝。

聶海勝：

我們的任務仍將繼續，精彩仍將繼續，再見！

張曉光：

謝謝大家12天的陪伴和支持，離開天宮之前向你們致敬！我的心永遠和你們在一起！

王亞平：

夢圓天宮，心繫祖國，我愛你們，衷心地謝謝你們！

2013年6月25日07時05分，神舟10號載人飛船與天宮一號目標飛行器分離。

神舟10號載人飛船依依不捨地從天宮一號目標飛行器上方完成了最後一次繞飛後，就頭也不回地進入了返回彈道。

在太空中，伴隨天宮一號飛行了12天，在太空運行了14天14小時29分鐘03秒後，在公元2013年6月26日08時07分，完成使命的神舟10號載人飛船返回地面。

小火箭風格，具體的返回地點為：內蒙古四子王旗著陸場。

上圖三位英雄航天員的中間座椅的精確坐標為：

北緯42°19′44″N ；東經111°21′25.6″E

公元2018年4月2日，北京時間08點15分，協調世界時00點15分，天宮一號目標飛行器再入大氣層，約1.2噸的殘骸散落在地球南太平洋中部海域，結束了其具有里程碑意義的一生。

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本文是邢強博士原創文章。騰訊獨家內容。歡迎朋友圈轉發。

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