天宫一号目标飞行器是我国第一个低轨道、长寿命的大型载人航天器。这样一个重达8.6吨的飞行器承载着怎样的技术难点？将在未来的交会对接中扮演怎样的角色？中国航天科技集团的专家做出了详细解答。

　　交会对接的“指挥员”

　　在交会对接任务中，天宫一号目标飞行器扮演着引导者和指挥管理者的双重角色，就像一个团队中的“指挥员”，始终掌控着工作进度和进展。

　　当神舟八号飞船进入预定轨道，并开始搜寻和探索天宫一号的倩影之时，天宫一号就会相应地向对方提供引导信号，告诉对方“我在这里”，并始终给追踪飞行器提供引导信息。

　　等到双方终于“敖包相会”，实现对接后，神舟八号飞船就将“大权”上交，安心地停靠在天宫一号身边，按照其指令和控制来飞行。这时，天宫一号就义不容辞地承担起了“指挥员”的职责，不仅要控制好自己，还要照顾并控制好神舟八号的状态，突破组合体控制技术。中国航天科技集团公司五院天宫一号目标飞行器总设计师张柏楠解释道，对接完成后，天宫一号要为神舟八号飞船供电，起码满足500瓦的供电能力，以补充飞船能源不足的问题。

　　空间站建设的“先遣兵”

　　张柏楠说，天宫一号这个空间站建设的“先遣兵”，无论是从自身装备还是承担的任务而言，都非等闲。它有很多未来空间站会用到的技术和设备，比如大型控制力矩陀螺。飞船短期飞行靠发动机控制，中型卫星靠动量轮控制，而空间站这种大型空间设施则要靠力矩陀螺才能控制。此外，天宫一号应用的电池发电效率高达27%至28%，已经跟国际先进水平相差无几。

　　在轨补加技术也是未来空间站的一个关键技术，而天宫一号就可以实现推进剂在轨补充，其先进的金属膜壳储箱未来就可以直接应用于空间站的推进系统之中。

　　与中继卫星“太空握手”

　　上天后，人们要想通过视频、音频了解距地面350公里的天宫一号的情况，就要靠测控与通信系统了。

　　神舟飞船围绕地球飞行时，借助国内外测控站、多艘测量船，我国对飞船的测控覆盖率也只有约12%。而此次任务中，天宫一号与中继卫星可实现“太空握手”。在天宫一号的外侧，人们可以看到一个锅状的反射面天线，直径约1米，那就是中继天线。通过中继天线和配套设备，天宫一号可以捕获并跟踪中继卫星，在中继卫星的可视弧段通过中继专用信道向地面传输数据；同时，又可通过中继信道接收地面上传的数据。

　　神箭“长二F”大变身

　　置换全新“大脑”整流罩用上冯·卡门曲线

　　在首次交会对接任务中，以发射载人飞船著称的“神箭”长二F火箭将再次大显身手。火箭设计人员将运载火箭进行了重新设计，取名叫“改进型长征二号F”运载火箭，并分为“长征二号F T1”和“长征二号F遥八”两种。虽然名称上仍被称作“长二F”或被叫做改进型，但火箭从外到内却“大变身”，用科研人员的话说：“这完全是一枚全新的火箭。”

　　取消逃逸塔

　　据中国航天科技集团公司一院火箭总设计师荆木春介绍，改进型长二F火箭有两种状态，即执行天宫一号的非载人状态火箭和执行神舟八号任务的载人状态火箭。运载能力分别为8.6吨和8.1吨。比传统状态的“长二F”提高了0.6吨和0.1吨。

　　两种状态的火箭主要区别在于逃逸系统的设计。执行神舟八号载人状态的火箭逃逸系统没有变化，“尽管‘神八’上没有航天员，但是没有降低火箭要求，按照载人标准来进行严格设计和质量要求。”航天科技集团有关火箭专家说。执行天宫一号非载人状态的火箭取消了逃逸塔。

　　“皇冠”变化成亮点

　　众所周知，整流罩位于火箭顶端，有着火箭的“皇冠”之称。火箭升空前，整流罩在地面保护飞船或卫星免受气动力和气动热损伤。发射天宫一号时，火箭外形上的最大变化就是这个“皇冠”，不仅长度由先前的10.7米增至12.7米，最大直径也由先前的3.8米增至4.2米，是我国目前在役运载火箭中最大的。

　　更重要的是，整流罩的头部还采用了流线式的冯·卡门曲线，代替了以往整流罩前锥段上的锥形线条，这也是最吸引公众眼球的重大变化。

　　整流罩从直线到不规则曲线，将让天宫一号目标飞行器“享受”舒适之旅，它将减少火箭飞行过程中的阻力干扰和颠簸，降低飞行器的受损几率。

　　更换神经中枢

　　据中国航天科技集团公司一院火箭系统副总设计师宋征宇介绍，改进型长二F火箭的控制系统是个全新系统，相当于给火箭置换了一个全新的“神经系统”。这样，“大脑”所提供的制导方式首次由原来的摄动制导改为迭代制导。

　　“打个比方说，家住五环路，工作单位在三环路，摄动制导给你规定好了具体路径，而迭代制导只是告诉你目的地，并不限制具体路径。”火箭总设计师荆木春作了这样的比喻。　

　　“天宫”迎大考风险咱不怵

　　设备故障、太空垃圾、太阳风暴各种风险都有准备

　　业内周知，神舟飞船轨道舱留轨运行的寿命只有6个月，而重达8吨多的天宫一号使用寿命要达到两年。这两年生活中又将遇到哪些艰难险阻，完成自己的使命？记者采访了航天专家，听他们揭秘天宫一号两年的太空生活。

　　资源泄漏微乎其微

　　天宫一号在太空运行的两年中，除去分别与三艘无人或有人神舟飞船交会对接外，多数时间都是无人状态下的自主飞行。科研人员在设计研制中对天宫一号的舱体密封性提出很高要求，保证所携带资源的泄漏微乎其微，同时携带足够的气源进行泄漏补偿，不会影响航天员的正常使用。

　　在地面，科技工作者还进行了临压力应急试验，以保证当天宫一号舱体出现5毫米漏孔时，能够维持舱压不小于70千帕，并能保持80分钟，为航天员赢得充足的逃生时间。

　　设备故障试验达万次

　　天宫一号里有500余台大小设备，它们对于在轨运行和正常工作都十分关键。在太空中，这些设备一旦出现故障该怎么办？中国航天科技集团公司五院载人航天总体部型号主管设计师李兴乾说：“我们设计时已做了充分的地面试验，有的设备试验次数达万次以上，就是为了提高设备的可靠性。”研制人员针对各种可能出现的故障提前制定了几百种预案，保证天宫一号各部件的正常运转。

　　金属外衣防太空垃圾

　　太空垃圾是围绕地球轨道的无用人造物体，小到人造卫星碎片、漆片、粉尘，大到整个火箭发动机。千万别小看了这些零零碎碎的太空垃圾，由于它们和航天器之间的相对速度很大，因此，即使轻微碰撞，也会造成航天器的重大损坏。

　　研制人员为此在天宫一号的舱体上设计了特殊的防护装置，较小的太空垃圾几乎不会对其造成多大影响。此外，天宫一号自身带有防护板，可以遮挡微小碎片对飞行器的撞击，而其自身2毫米至3毫米厚的金属外衣，也能起到很好的防护作用。

　　特殊设计应对太阳风暴

　　这两年是太阳活动高峰年，研制人员预计天宫一号将会遭遇太阳风暴的影响，为此，研制人员进行了有效设计，他们会适时利用地面控制系统，启动天宫一号上的推进器将自身往高处托举，使之维持在要求的轨道高度。