目標飛行器

2011年9月20日上午，中國載人航天工程新聞發言人宣布，我國將實施載人航天工程首次空間交會對接任務，執行任務的天宮一號目標飛行器、長征二F運載火箭組合體已從酒泉衛星發射中心垂直總裝測試廠房順利轉運至發射區，將於9月27日至30日擇機發射。

與天宮一號同時出現的，是另一個新名詞“目標飛行器”。“目標飛行器”因對接任務而得名。先發射的天宮一號為交會對接試驗中的被動目標，因此稱之為‘目標飛行器’。航天專家趙金才解釋，天宮一號的任務十分明確，就是試驗空間交會對接技術，掌握數據測量、軌道控制、生產製造等技術難點。依照計劃，神舟八號和神舟九號、神舟十號飛船在兩年內依次和天宮一號完成無人或有人交會對接任務，為建造中國的空間站積累經驗。

“既然是對接，至少要涉及兩個飛行器。”趙金才說，“先發射的天宮一號，是交會對接試驗中的被動目標，所以叫‘目標飛行器’。后發射的神舟飛船，稱作‘追蹤飛行器’，入軌後主動接近目標飛行器。”

趙金才分析，天宮一號並非空間站，而是迷你空間實驗室，重在試驗交會對接技術，為我國將來建設空間站做重要的技術準備。

航天專家龐之浩介紹，回顧其他國家的空間站發展歷程，都有“試驗”過程。試驗階段的航天器和成熟階段的空間站，有明顯區別。

前者在軌壽命通常低於5年，而後者可達5到10年，或更長；前者規模小，對介面少，缺乏擴展能力，後者通常有2個對介面以上，能同時對接載人、載貨運輸器，或專用實驗艙；前者的航天員一次在軌時間較短，一般是幾十天，而後者的航天員一次在軌時間大多為百天以上；前者的燃料和消耗品原則上要一次帶足，後者則用貨運飛船多次補給；前者的有效載荷設備很少更換，後者可多次更換並增加實驗儀器。

與國外同類試驗性航天器相比，龐之浩認為，天宮一號在功能和用途方面有相似之處，但質量較小，約為8噸，而國外試驗性航天器為20噸級以上。因此稱天宮一號為“迷你空間實驗室”，更合適。

空間交會對接是航天技術的瓶頸

空間交會對接是除了載人航天器的發射並返回技術、空間出艙活動技術之外，載人航天的三大基本技術之一。兩個航天器通過協調軌道參數，在同一時間到達太空同一位置的過程稱為交會。對接是在交會的基礎上，通過專門的對接機構，將兩個航天器連接成一個整體。

龐之浩介紹，空間交會對接是舉世公認的航天技術瓶頸，在國外載人航天活動早期，航天器在空間交會對接過程中就曾有過失敗的案例。

全世界至今共有300多次空間交會對接活動，只有美國和俄羅斯掌握完整的技術。在國際空間站，歐洲和日本的轉移飛行器分別得到了美國和俄羅斯的技術支持。如果天宮一號和神舟八號“深情一吻”成功，中國將成為世界上第三個完整掌握這一技術的國家。

天宮一號和神舟飛船在近地軌道運行，速度高達每秒7.9公里，1小時就能繞地球一圈。在如此高速的情況下對接，需要兩個航天器的軸線在同一條直線上，且相對速度接近0，難度非常大，如果計算稍有偏差，就可能發生“追尾”事故。

既然空間交會對接難度高，為什麼不在地面完成對接后，再一起發射升空？趙金才介紹，目前我國火箭最大運載能力不到10噸，無法運送體積更大、重量更重的空間站。天宮一號重約8噸，與國外同類航天器相比，身材迷你，在一定程度上就是受火箭的運載能力所限。

中國正在研製新型大推力運載火箭長征五號，運載能力可達25噸，有望在幾年後發揮作用，滿足低軌道發射空間站的需要。不過，即便長征五號甚至運力更大的火箭投入使用，空間交會對接技術也必不可少。

空間站是航天員在太空中的家，能多個月乃至多年長期飛行，保證了太空科研工作的連續性和深入性，有利於提高研究質量。空間站的特點之一，就是不再返回地球，要靠飛船或太空梭承擔天地往返運輸。而載人飛船的任務是運送航天員與空間站物資補給（所以可以簡化太空梭的內部結構和減輕其在太空飛行時所需物質，降低設計難度，從而減少航天費用），但是無論是航天員替換、還是空間站物資補給，都離不開空間交會對接這個環節。

天宮一號（Tiangong-1）是中國第一個目標飛行器，於2011年9月29日21時16分3秒在酒泉衛星發射中心發射，飛行器全長10.4米，最大直徑3.35米，由實驗艙和資源艙構成。它的發射標誌著中國邁入中國航天“三步走”戰略的第二步第二階段。按照計劃，神舟八號、神舟九號、神舟十號飛船將在兩年內依次與天宮一號完成無人或有人交會對接任務，並建立中國首個空間實驗室。