開欄的話：量子計算、腦科學、航天技術(shù)、人工智能，這些前沿科學并不只是“高大上”，還與你我的生活息息相關(guān)。本專欄作者以高校研究生和老師團隊為主，以敏銳獨到的眼光和生動活潑的語言，致力于解讀熱點和前沿背后的科學知識，揭秘科學奧妙，激發(fā)青少年好奇心，吸引更多年輕人愛上科學。

　　4月29日，中國空間站天和核心艙，順利發(fā)射升空進入預定軌道，這標志著中國空間站的建設進入了建造組裝的階段。5月30日，天舟二號貨運飛船發(fā)射，將中國空間站竣工進程向前推進一大步。什么是空間站，它有什么重要作用，我國自主研發(fā)建造空間站有什么意義？

　　天宮站最終擴展為“干”字結(jié)構(gòu)

　　空間站是一種在近地軌道長時間運行，可供多名航天員巡訪、長期工作和生活的航天器。隨著航天技術(shù)的進步，人們不再滿足在太空進行短暫的停留，而空間站給人類提供了一個可以長期生活工作，開發(fā)太空的基地。

　　空間站可以分為單一式和組合式兩種，其中組合式空間站由航天運載器分批將組件送入軌道，在太空中完成組裝。我國即將建成的天宮空間站就是組合式空間站。

　　建成后的天宮空間站有三個艙段，包括核心艙和兩個實驗艙，整體上呈現(xiàn)T字構(gòu)型，可以滿足航天員在軌生活一年的時間。其中，核心艙命名為“天和”，兩個實驗艙分別命名為“問天”和“巡天”；貨運飛船命名為“天舟”，載人飛船為“神舟”，空間站全稱為“天宮”。同時這座空間站通過增加一個核心艙和兩個實驗艙，最終將會擴展成為一個“干”字結(jié)構(gòu)。

　　今年，我國還計劃發(fā)射神舟十二號載人飛船，在天舟二號、神舟十二號與天和對接后，我們將看到今年天宮空間站的最大的構(gòu)型，即“一”字形構(gòu)型。中國空間站運行壽命在15—20年。

　　天舟二號如何被送入太空？

　　天舟二號將由我國自主研制的長征七號遙三運載火箭帶入太空?；鸺抢没鸺l(fā)動機噴射工作介質(zhì)產(chǎn)生反作用力向前推進的飛行器，水中的烏賊也是利用這種原理向后噴水實現(xiàn)向前游動的。由于火箭自身攜帶有足夠的推進劑，因此既可以在稠密的大氣層內(nèi)飛行，也可以在大氣稀薄的太空飛行。

　　火箭最早的設想來自于物體的平拋運動。假設在地球上有一座在大氣層之外的山峰，從山頂上物體以平行于地面的速度做平拋運動，物體的速度越大，它落地之后離山峰的距離就會越遠。由于地球近似為一個球體，只要物體的速度達到一定程度，就可以實現(xiàn)繞地球表面飛行。這個速度稱之為“第一宇宙速度”，這就是最早關(guān)于繞地太空飛行物的設想。因此要想實現(xiàn)物體的繞地飛行，首先需要通過一定的方式使物體加速到“第一宇宙速度”。

　　長征系列運載火箭，是中國自行研制的航天運載工具。長征運載火箭起步于上世紀60年代，1970年，長征一號運載火箭首次成功發(fā)射東方紅一號衛(wèi)星。長征火箭已經(jīng)擁有退役、現(xiàn)役共計4代17種型號，具備發(fā)射低、中、高不同地球軌道不同類型衛(wèi)星及載人飛船的能力，并具備無人深空探測能力。

　　擁有自己的技術(shù)在國際中處于主動地位

　　在中國之前只有美國和蘇聯(lián)兩個國家有獨立建立空間站的能力。早在1971年蘇聯(lián)就發(fā)射了世界上第一個空間站禮炮1號，隨后一共發(fā)射了7個禮炮號空間站，截至1991年所有的禮炮號空間站全部墜落至地球。和平號空間站也于2001年墜毀于南太平洋的預定海域。1998年，由16個國家共同建造的國際空間站，正式開始建站，并于2010年完成建造任務轉(zhuǎn)入全面使用階段。

　　目前，國際空間站也已進入退役階段，我國預計將于2022年完成中國空間站的建造并開始運營，到時候中國空間站很可能成為世界上唯一一個在軌運行的空間站，人類的載人航天也將進入“天宮”時代。

　　中國空間站能夠提供豐富的科學試驗資源，包括10余個科學試驗柜、艙外暴露平臺，以及巡天望遠鏡等，可以支持艙內(nèi)、艙外各種載荷，開展空間生命科學、生物技術(shù)、微重力基礎(chǔ)物理，以及空間材料和空間天文等多學科的大規(guī)模實驗?？臻g站為科學家們提供了一個難以在地球上完成的大規(guī)?？茖W試驗平臺，而許多的太空實驗技術(shù)已經(jīng)轉(zhuǎn)化為生活中的常見技術(shù)，比如太陽能電池板、數(shù)碼相機、方便面、氣墊鞋、紙尿褲，以及太空蔬菜、轉(zhuǎn)基因種子和新藥物。

　　（朱尚系中國科學院大學研究物理學研究生，吳月紅系中國人民大學物理學研究生）