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空间站空(飞船图片)
神舟十二号航天员将分组返回地球，这意味着天宫空站之间“关键技术验证阶段”的任务已经走了一大半 。
首批进驻天宫空站的航天员将乘坐神舟十二号返回地球 。
根据计划，这一阶段共有6次发射，已执行的任务包括长征5B遥一号、长征5B遥二号/天河一号核心舱、长征七号遥三号/天舟二号货运飞船、长征2F遥十二号/神舟十二号载人飞船 。
关键技术验证阶段的最后两次任务也将在不到一个月的时间内连续发射，即长征七号遥四/天舟三号和长征2F石爻/神舟十三号 。
关键技术验证阶段的任务规划
在关键技术验证阶段开展的四项工作
神舟十二号和天河一号核心模块分离后，将验证径向交会技术 。之后，天舟二号和天河一号核心模块将从后部对接接口分离，绕飞至前部对接接口 。
周-2飞到了核心舱的前接口 。
新发射的天舟三号和神舟十三号将分别与天河一号核心舱后部和径向接口连接 。届时，天宫空站将形成近50吨在轨规模的T型四舱(船)组合体，由天河一号核心舱、天舟二号货运飞船、天舟三号货运飞船和神舟十三号载人飞船组成 。
神舟十三号对接后天宫空站组合形式
神舟二号为什么不在神舟十二号之后立即撤离？因为还需要验证核心舱前接口推进剂在轨补给功能，进行机械臂辅助分度试验 。
关键技术验证阶段对天宫空站具有基础意义，主要验证推进剂补加、再生式寿保、柔性太阳能电池翼及驱动机构、大型柔性组件控制、组装建造、舱外运行和在轨维护等7项关键技术 。
天河一号核心模块中配置的大型柔性太阳翼
天宫空站航天员第二次出舱任务图片
与神舟十二号乘员在轨驻留时间为3个月不同，神舟十三号乘员在轨驻留时间将延长至6个月，这也将是此后每批航天员的常态化驻留时间 。在神舟十三号乘员组完成为期半年的在轨任务后，明年，天宫空站将迎来又一个激动人心的时刻，那就是“在轨建造阶段” 。按照计划，我们将在2023年前完成在轨建设任务，从而进入正常运营阶段 。
天宫空站的三个任务阶段
随着关键技术验证任务的开展，人们逐渐熟悉了这一阶段的任务流程，但对明年即将开始的“在轨建造阶段”仍缺乏足够的认识 。
无独有偶，一部全新的载人航天工程宣传片在近期航天员天地连接活动中公开，展示了在轨建造阶段的诸多任务细节 。
我们都知道天河一号是天宫空站的核心舱，但鲜为人知 。现阶段，天河一号的确切身份是“试验核心舱” 。在完成关键技术验证阶段任务并通过状态审查后，天河一号的核心舱将直接变成在轨“核心舱” 。届时，天河一号的核心舱将为在轨建造阶段任务做好一切准备 。
天河一号舱内的照片
轨道建设阶段的大部分任务将在神舟十四号任务期间进行 。飞船将与天河一号核心模块的径向对接接口对接到局部方向，为后面到来的两个大型实验模块的轴向对接接口让路 。
神舟十四号航天员乘组进入天河一号后不久，长征五号乙遥三大运载火箭将把拓居田文实验舱送入预定轨道 。这个舱的目标对接位置是天河一号核心舱第四象限的径向泊位 。
田文的实验舱在空之间与空间站组件会合
作为跟踪飞行器，Sky-Quest的实验舱有22吨的机体，而作为目标飞行器的空站间组合体也有40吨 。此外，异构外围对接机构需要较大的冲击能量 。如果直接径向对接的话空站间的姿态控制会变得更加复杂 。因此，我们采用了先轴向对接，再分度径向对接的方案 。
田文实验舱与空站组件的轴向对接
天浩实验舱的到来，相当于给天宫空站带来了一份超值大礼包 。先在舱外布置相当数量的科研机柜和载荷悬挂点，然后在这个舱的小立柱段布置一个小型机械臂，可以与天河核心舱的主机械臂对接，形成一个15m长的超长机械臂 。基于天河机械臂的爬行功能，完全可以到达天宫空站全站 。
天河机械臂和田文实验舱机械臂的双臂组合
天昊实验舱还配备了人员专用气闸舱，可作为天河一号气闸舱(节点舱)的备份 。在没有专用气闸的情况下，航天员出舱活动期间，站与舱之间的交通会被阻断空 。例如，神舟十二号飞船与天河核心舱之间的交通在神舟十二号乘员两次出舱活动期间受阻，遇到危险情况难以做出有效应对 。
天河气闸舱执行出舱任务时，核心舱与神舟飞船之间的交通被阻断 。
当专用气闸舱到位后，这个问题就完美解决了 。届时，它将是航天员进行舱外活动的首选 。
问天实验舱人员专用气闸舱 。
值得注意的是，问天实验舱人员专用的气闸舱舱门面向地球一侧，与天河一号气闸舱面向Tai 空一侧不同 。空站完成在轨建造任务后，将由连续偏航姿态变为对地三轴稳定姿态，面向地球一侧的出舱口背向太阳，有助于航天员执行出舱任务时的环境感知 。
核心气闸舱进出舱的成像受太阳光干扰 。
与神舟十二号乘员相比，使用核心舱气闸执行出舱任务时，当组合体运行到阳光充足的区域时，出舱舱门全景相机的图像会因强烈的太阳光干扰而过度曝光，出舱过程是非常关键的阶段，需要舱内和地面的航天员通过镜头图像引导航天员出舱做出正确的动作 。
在空间实验舱机械臂的帮助下，进行舱外活动 。
轨道建造阶段最关键的任务是两个实验舱的“对接”，关系到整个站的成败空 。假设问天实验舱无法变址，意味着轴向对接接口被占用，蒙恬后续实验舱无法对接，甚至航天器对接接口将从3个减少到2个，无法实现空站整体任务目标 。
基于索引任务的不可逆转性，空之间的站点准备了两套索引方案互为备份 。首先是实验舱自带的分度机械臂 。旋转臂通过与节点舱底座连接，带动实验舱上翻、旋转和下翻，实现分度对接 。该分度机械臂运动关节少，具有可靠性高的优点 。
对接实验舱用分度机械臂底座
分度机械臂控制着乔天号实验舱的分度对接 。
天河核心舱主机械臂是分度机械臂的备份手段 。机械臂从设计之初就确立了25吨的承载指标，目的是对服务舱实验舱进行分度对接 。目前停靠在天河一号核心舱后部对接接口的天舟二号货运飞船，将在任务结束后绕飞至前部对接接口，与天河机械臂配合开展在轨分度试验 。
周二号货运飞船配合天河机械臂进行分度试验 。
田文实验舱对接完成后，蒙恬实验舱也将在神舟十四号任务期间对接 。该舱的目标对接位置是天河一号核心舱第二象限的径向泊位，对接方式与田文实验舱完全一致 。
天行者实验舱与空空间站组件之间的轴向对接
孟浩实验舱被索引和对接 。
天宫空站在轨组装过程就像Tai 空变形金刚一样，需要经历工字形、L字形、T字形等多项构型演化，进一步凸显其姿态控制系统的强适应性 。
两个实验舱对接后，意味着天宫空站三舱组合体在轨组装任务已经完成 。接下来就是验证最后一个核心能力，也就是航天员在轨轮换 。
【宇宙飞船图片 宇宙空间站】完成在轨组装任务的天宫空站间组装
航天员是否具备在轨旋转能力，决定了天宫空站能否具备持续载人驻留能力，这也是永久载人空站的一个标志性能力 。
届时，神舟十五号飞船将搭乘长征2F遥十五运载火箭升空空，与天河一号核心舱轴向接口对接 。此时，天宫-[/k0/]站的舱(船)段由天河一号核心舱、田文实验舱、蒙恬实验舱、天舟五号货运飞船、神舟十四号载人飞船、神舟十五号载人飞船，以及一个组合体组成 。
天宫空站航天员首次变轨
据说天河一号核心舱本身具备同时对接两艘神舟飞船的能力 。为什么要等到站空完成组装任务，宇航员才在轨轮换？这是因为青天的实验舱额外配备了三个独立的睡眠区，加上天河一号的核心舱也有三个独立的睡眠区 。总共有6个独立的睡眠区，可以保证6名航天员在轮换期间的短期居住需求 。睡眠区全部到位后，在轨轮换可以更全面地检验空站的综合保障能力 。
在上一篇文章中，作者提到22吨的天河一号核心舱可以自行匹配国际空站的星核心舱+曙光多功能货舱+Unity节点舱的功能，甚至超越 。其实远不止这些 。天宫空站不仅实现了功能上的超越，也完成了设计理念上的全新转变 。
天河一号PK国际空站三舱
载人航天工程空站系统总指挥王翔指出，基于系统科学的理念，组成天宫空站的所有舱体(包括来访飞船)原本都是独立的飞行器，对接后形成了由空站控制和管理的组合体 。合并过程实际上是控制权的移交或接管 。新舱将控制权移交给空站，舱及舱内资源将整合到空站，并在扩容后形成新空站的一部分 。最终实现1+1等于1的工程效果 。
1+1等于1的背后，是空站各舱资源的高效整合 。反观国际空站在很多领域都是1+1小于1，表现如下:
1.电力系统只有单向供电能力 。比如国际空站的很多舱只能靠桁架太阳能翼供电，反过来又挡住了俄罗斯舱的太阳能翼，导致后者供电能力受损 。
国际空站桁架太阳翼在俄罗斯舱内有一个突出的太阳翼遮挡问题 。
2.热控资源无法集中 。国际站空非俄舱段建立了以命运号实验舱为中心的公共流体回路系统，实现了局部热控资源共享 。然而，由于俄罗斯舱段和非俄罗斯舱段的流体介质不同，俄罗斯舱段和非俄罗斯舱段无法建立更完整的公共流体回路 。
国际空站星服务模块(俄罗斯)
3.信息系统难以共享 。国际空站各舱段之间通常有杂乱的线路连接 。这些是宇航员在出舱任务中进行的手动电缆连接 。
国际空站间线路连接混乱
比如他们的航天员出舱时，头盔摄像头的传输画面经常中断，这就是信息链路阻断的表现 。
NASA舱外航天服图像传输中断
天宫空站不仅完美解决了上述问题，还实现了新的创新 。基于航天器交会对接技术的结构和运动控制，流体回路的资源共享是基本功 。
载人空站通常从一个核心舱开始，但我们在天河一号这个强核心舱的基础上创新了“三舱核心组合(天河一号+田文+蒙恬)”的方案 。该方案能达到这个高度得益于结构和运动控制、信息系统、能源系统、热控流体回路、载人环境和推进系统 。
天宫空站“三舱芯组件”地面验证舱
在供电方面，与天河一号径向对接的两个大吨位实验舱形成了近40米的大跨度，两个实验舱两端布置了两个两自由度的大型太阳翼，达到了克服类似国际空站桁架结构太阳翼相互遮挡问题的效果 。同时，光电转换效率高的三结柔性砷化镓电池技术的应用，使太阳能翼更轻，发电效率更高 。
为解决太阳翼遮挡问题，我们进一步创新了电力系统在轨重构功能 。天河一号核心模块的太阳翼可以由航天员借助机械臂拆卸，然后转移到两个实验模块末端的桁架上进行安装，彻底解决了电池翼屏蔽问题，而这正是“三模块核心组装”的显著特点 。
机械臂辅助航天员转移核心舱太阳翼 。
同时，天宫空站实现了双向供电，新型对接舱不仅可以从站内获取电力，还可以反向供电，满足其他舱更大的电力需求 。
打电话是空电台的基本功能，国际空电台通常需要佩戴有线耳机或麦克风来完成这项任务 。
国际空站的宇航员使用有线设备与世界交流 。
在高速互联网的支持下，天宫空里的航天员只需要佩戴无线骨传导耳机，甚至不需要耳机 。他们只需要手机打开外部声音就可以相互通话 。同时还可以实现跨舱信息互联 。宇航员可以在一个舱内控制另一个舱，无需频繁跨舱移动 。
天宫空站的宇航员甚至不需要佩戴任何设备就可以相互通话 。
“三舱核心组件”还体现在实验舱的功能备份上，有控制力矩陀螺、综合显示仪表、姿态和轨道控制电源等备份设备 。，而且它和天河一号核心舱的发射间隔只有一年，相比之下，国际空站的科学飞船，它备份核心舱的功能，是近二十三年后才发射上天的 。
天宫空站“三舱核心组合体”可以算是一个更大更强大的核心舱 。它的功能有多强大？国际空站几乎所有的硬件配置，如人员专用气闸舱、货物专用气闸舱、外露实验平台、外挂点、桁架等 。，可以在我们的“三舱核心组合”中一一对应 。
梦想实验室可扩展曝光实验平台
此外,“三舱核心组件”的空利用率也很高 。400吨的国际空站只配备了31个科考机柜，我们呢？
根据空站的科学实验资源手册，60吨的“三舱堆芯组件”可以容纳23个科研机柜 。扩建工程实施后，后续实验舱将有更大的空科研机柜空间，科研机柜规模不仅是23乘2，还将大大超越国际/[/]
天宫空T型站向树干型站演化的扩展方案
天宫空站不仅是人类载人航天技术的集大成者，其运行理念也非常先进 。这样一个优秀的平台，必将吸引世界各地有实力的玩家参与其中 。
天宫不同于国际空站的关口 。首先，这是我们的国家Tai 空实验室 。在此基础上，我们建立了共享开放的合作模式，即我们提供天地往返运输和在轨科研服务，所有参与其中的外方都要满足与我们共享科研数据和成果的条件，从而真正做到全球资源可供我们使用 。
首批入选天宫空站的国外科研项目
强大的平台+先进的运行方案，可以说天宫空站将成为中国航天事业乃至整个工业体系快速发展的力量倍增器，我们将以前所未有的速度快速突破 。
天宫空站变重力研究柜
很多中国人在谈及中外科技对比的话题时，总有一个预设的思维框架，那就是我们要用自己的努力PK全世界，任何一个领域与某一个国家相比不足，我们都会抱怨，而天宫空站就是用自己的努力PK全世界的杰作 。

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