从“曙光号”到“神舟十号”，中国的空间站建设虽曲折漫长，而且与美俄还有很大的距离，但中国始终坚持自主、理性、量力而又竭尽全力地实施载人航天工程，且并不排斥和国外的合作。当下，中国的载人航天工程战略依然免不了会被各种有色眼镜贴上政治的标签，但我们宁愿相信，所有事关远大梦想的工程，都是人性本初的崇高与智慧在驱使人类为挽救物种危亡，促使开拓者探索前人未至之境。
2013年6月26日9时41分许，神舟十号飞船载着聂海胜、张晓光和王亚平3位“天之骄子”从太空返回位于内蒙古四子王旗的主着陆场。
神舟十号任务结束后，按照原先规划，处于设计寿命末期的天宫一号将会“光荣退休”，不再接待下一批航天员。那么，中国下一艘“神舟”飞船将往何处去？中国下一个空间实验室，以及未来的大型空间站将会是什么样子呢？
从“曙光”到“天宫”的漫漫长路
中华民族自古就有飞天之梦，这个五彩斑斓的梦幻化成古老敦煌壁画中长袖善舞的“飞天”，美丽的月宫与嫦娥，以及英勇万户的舍身一跃。到了20世纪初，3位跨时代的英才——齐奥尔科夫斯基、戈达德与奥伯特通过计算与实验，用火箭为全人类打开了天空之门。在随后的二次大战中，为纳粹德国效力的冯·布劳恩发明出实用性的火箭——V2飞弹。二战结束后，德国的火箭人才分别流落到美国和苏联，由此展开了东西方持续近半个世纪的太空竞赛。第一颗人造卫星、第一位宇航员、第一次太空出舱、第一次交会对接、第一个月球脚印、第一座太空堡垒……一连串的纪录散落在历史长河中，但却迟迟未有中国人的身影。加加林上天对中国来说，是强烈的刺激。尤其是第一颗原子弹爆炸后，中国高层领导和科技专家高度重视中国空间技术发展的问题，《中国卫星十年发展规划》应运而生。
1965年8月，中央专门委员会批准了这一规划。规划里有这样的内容，“1969年、1970年发射第一颗人造卫星，卫星上天后10年要发射载人飞船”。1970年4月27日，深陷文革浩劫的中国发射了第一颗人造卫星“东方红”。之后不到3个月，毛泽东、林彪、周恩来和中央军委办事组批准了一项关于中国第一艘载人飞船“曙光一号”的重大计划，毛泽东还在这封绝密文件上作了批示，“即着手载人飞船的研制工作，并开始选拔、训练宇航员”。接着，中国人开始秘密培训第一批航天员，利用生物探空火箭研究了失重状态下的生理医学问题。中国的最高层甚至要求技术人员在3年时间内把航天员送上天。由于航天工程几乎涉及当今世界所有的基础科学和理论技术，运载火箭的难题也还没有完全解决，更重要的是，由于当年可以想见的政治混乱与经济困难，“曙光号”飞船的研制工作停滞下来，永远停留在了图纸和档案馆里，选拔出的航天员也壮志未酬。
20年后，中国人的飞天梦又一次被提上日程。1992年1月8日，中央专委会召开第5次会议，专门研究发展我国载人航天问题。这次会议认为“从政治、经济、科技、军事等诸多方面考虑，立即发展我国载人航天是必要的。我国发展载人航天，要从载人飞船起步。”这一天，距离1961年4月，前苏联尤里·加加林乘坐“东方1号”飞船上太空已经31年；离1962年2月美国的约翰·格伦乘坐“友谊7号”飞上太空也已经30年了。
1992年9月21日，前中共中央总书记、国家主席江泽民召开中央政治局常委会议，通过决策正式实施中国载人航天工程，并确立了中国载人航天工程“三步走”——从载人飞船到空间实验室，再到空间站的发展战略。与很多重大工程都有一个特定的代号一样，我国的载人航天工程有了一个神秘而响亮的名称：“921工程”。20年，中国航天人就打造出了自己的登天利器——长征二号F运载火箭和“神舟”系列宇宙飞船。
从1999年到2002年，四艘无人飞船神舟一号至神舟四号相继发射升空并顺利返回，系统地测试了飞船的各项性能。2003年，中国第一位航天员杨利伟搭乘神舟五号实现了中华民族的百年飞天梦。从此，继俄国航天员“cosmonaut”与美国航天员“astronaut”之后，国际上出现了中国航天员的专用词“taikonaut”（太空人）。2005年，神舟六号完成了双人多天飞行，航天员费俊龙和聂海胜首次进入飞船轨道舱工作和生活。2008年，神舟七号搭载3名航天员实现了中国首次太空出舱活动。2011年，中国第一个空间实验室天宫一号进入太空，并在两年内依次与3艘飞船神舟八号、神舟九号和神舟十号对接。
天宫一号事实上是一个简易的单体式空间站，前后分为直径较大的增压舱段——实验舱，和直径较小的仪器设备舱——资源舱。在实验舱的前部设有与神舟飞船轨道舱对接用的“异体同构周边”对接装置。与飞船对接后，航天员从对接口进入天宫一号，在实验舱内开展各项实验，进行工作与生活。实验舱内还设有两个“卧室”，“卧室”用隔断与其他部分隔开，可减少舱内的光线与噪音干扰，有助于航天员安然入梦。资源舱装有发动机和电源装置，负责在轨期间的轨道维持与姿控，外侧附有一对太阳能电池板，为天宫一号提供能源供应。
天宫一号主要用于验证交会对接技术，所承担的空间实验项目很少，因此并非真正意义上的“空间实验室”，而仅称为“目标飞行器”。有趣的是，最早设想用于交会对接的“目标飞行器”似乎是神舟飞船的轨道舱——神舟五号和神舟六号的轨道舱都曾具备独立的太阳能电池板，具有留轨工作半年的能力，这在历史上与美国用来与“双子座”飞船对接的无人飞行器“阿金纳”火箭异曲同工。与此相比，用天宫一号作为“目标飞行器”不仅可验证对接技术，还能让航天员穿舱进入其中工作与生活，初步验证建设空间站的相关技术，当然是更优的选择。在未来的空间站运营阶段，天宫系列飞行器将“化身”为货运飞船，继续服务我国的载人航天事业。
扑朔迷离的“天宫二号”
神舟十号任务结束后，目标飞行器天宫一号仍将返回长期运行轨道继续留轨运行一段时间，但最终会在受控状态下主动离轨，再入大气层烧毁。中国下一艘飞船神舟十一往何处去，中国载人航天下一步的计划如何进行，成了一个有趣而引人关注的话题。对此，我们不妨回顾历史，看看美苏两个航天大国是如何发展自己的空间站建设的。
苏联于1971年发射了人类历史上第一个空间站“礼炮1号”。到1976年，苏联共发射了7个空间站，其中5个以“礼炮”命名，另外2个发射失败，没有得到正式名称。苏联早期的空间站任务多灾多难，曾有过3次对接失败和1次飞船发射失败，另有3名航天员在飞船返回时因舱内失压而殉难，每个空间站在轨停留的时间也都不长。美国在1973年也利用“阿波罗”登月计划剩余的火箭和飞船发射了一个大型空间站“天空实验室”，由“土星五号”火箭的第三级改造而成。“天空实验室”在发射入轨后出现严重故障，一侧的太阳能帆板丢失，另一侧被卡住。美国紧急派遣3位宇航员乘坐“阿波罗”飞船前去维修，终于化险为夷，并在后续任务中创下单次太空居留84天的纪录。
美苏早期的空间站都只有一个舱体和一个对接口，每次只能接待一艘飞船和一批宇航员，物质补给能力也极其有限。对此，苏联对“礼炮”系列空间站进行了改进，在尾部增设了一个对接口。这样，空间站就可以同时接待2艘飞船，让乘员在空间站内交接。不仅如此，空间站还可以同时对接一艘载人飞船和一艘货运飞船，由此大大延长了宇航员在空间站内的工作时间。货运飞船还能为空间站加注燃料和进行轨道维持，这使得空间站本身的在轨时间也大大延长。经过改进的“礼炮6号”和“礼炮7号”共接待了26批来访的宇航员，并将单次载人飞行的纪录刷新为236天。
中国载人航天的发展方向实际与美苏的先期探索一脉相承。根据规划，“三步走”战略的第二步是突破载人飞船和空间飞行器的交会对接技术，发射短期有人照料的空间实验室，进行一定规模的空间应用。这一阶段将掌握航天器交会对接技术，突破航天员中期驻留、航天器低轨道长期自主飞行、货运飞船补给等关键技术，还将为未来的大型空间站验证再生式生命保障系统的技术。这其中，交会对接技术的突破和验证已由神舟八号、神舟九号和神舟十号飞船的3次飞行任务完成，接下来需要掌握货运飞船补给、燃料在轨补加、再生生命保障等技术，并开展一定规模的空间技术实验。而这些任务顺理成章地留给了真正的空间实验室——天宫二号。
在早先的规划中，中国将发射两个空间实验室，分别是天宫二号与天宫三号，其中天宫二号似为天宫一号的备份，主要开展地球观测和空间地球系统科学、空间应用新技术、空间技术和航天医学等领域的应用和试验。而天宫三号将主要完成验证再生生保关键技术试验、航天员中期在轨驻留、货运飞船在轨试验等，还将开展部分空间科学和航天医学试验。但在今年“两会”期间，中国载人航天工程总设计师周建平澄清说，中国并没有发射天宫三号的计划，未来的空间实验室仅有天宫二号一个，将于2016年前后发射，期间将用货运飞船验证燃料在轨补加技术。在天宫二号空间实验室任务完成后，我国就将进入空间站的建设阶段。
外界针对天宫二号的结构有多种猜想。其一，天宫二号可能仅是天宫一号的简单修改版，但在舱体侧面增加一个对接口。货运飞船与主舱口对接时，神舟飞船可与侧舱口对接；其二，天宫二号可能类似于苏联的“礼炮6号”和“礼炮7号”，前后各有一对接口，货运飞船与尾部接口对接；其三，天宫二号可能连接有未来空间站核心舱的节点部分，这样可能有多达6个对接口。随着今年3月《载人航天》杂志上周建平总设计师《我国空间站工程总体构想》一文的刊出，最后一猜想被排除。今年6月25日神舟十号”进行的绕飞试验似乎又增大了第二种猜想的可能。不管怎样，天宫二号的结构仍是个迷，也许在2015年升空的那一刻，这个谜底才会真正揭开。让我们拭目以待吧。
“焕然一新”的中国空间站
相比于扑朔迷离的天宫二号，中国未来大型空间站的样貌则要明晰得多。不过，细心的人会发现，近年来中国空间站的构想图也发生了“焕然一新”的变化。
最初，中国未来空间站由三个舱段组建而成：带有节点舱的核心舱、与节点舱左侧接口对接的I号实验舱，以及与右侧接口对接的II号实验舱。节点舱正前方的接口用来对接“神舟”载人飞船，核心舱后部的接口用于对接货运飞船。每个舱段都带有自己独立的太阳能帆板，空间站全重约60吨。这样一种空间站结构类似于缩小版的苏联“和平号”空间站（“和平号”全重约为130吨），是典型的“积木式”架构，每个舱段都拥有独立的能源和动力系统，分别由火箭发射升空，再经交会对接组合。与国际空间站通过航天飞机构建所花费的巨额资金以及漫长的建设周期相比，此种空间站构型只需未来的“长征五号”大推力火箭发射3次即可建成，成本低，周期短，效率高。但这种构型也难免继承“和平号”的缺点：各个舱段组成整体后功能严重冗余，很难进行电力的合理调配；不仅如此，不同舱段的太阳能电池还互相遮挡，由此造成可观的电力损失。
相比“和平号”空间站的“积木式”架构，国际空间站则采用了“积木+桁架”的方式。最初的增压舱段由火箭发射升空并组成“积木式”构型，部分舱段还带有独立的太阳能帆板；后期则由美国航天飞机将桁架组件和另一些增压舱段携带升空并完成组装，这些舱段精简了能源和动力系统，功能更加紧凑，但也必须依赖航天飞机运送和组装。桁架上则装有统一的能源和散热系统，包括8组巨大的太阳能帆板，以及一些外部实验平台。桁架式结构能更好地满足空间站的电力供应和实验平台的挂载需求，还可对各个舱段的电力进行统一调配，这种能力在某一部分太阳帆板出现问题时显得尤为重要。由于国际空间站是多国合作的产物，需要充分满足各成员国的需求，因此空间站的结构也变得极端复杂，总重达到400吨，是人类有史以来组建的最庞大、耗资最巨的航天器。
由于种种原因，中国没有参与国际空间站计划，而是走上了自主建设空间站的发展道路。今年3月，周建平在《我国空间站工程总体构想》一文中，深入详细地介绍了中国未来的空间站计划。在此文中，未来空间站的结构相比先前发生了显著的变化：空间站仍为三个舱段组成，但在两个实验舱的末端增设了由“局部桁架”结构支撑的大型柔性太阳能帆板，同时核心舱留有自带的太阳能帆板。这样的构型充分吸取了国际空间站的长处，彻底解决了原有空间站构型电力不足的问题，同时也避免了航天飞机的使用，两段“局部桁架”上的大型太阳能帆板可利用二次展开技术来安装。空间站基本构型为T字型，重约90吨，自2020年前后开始建设，并在轨运行10年以上。
不仅如此，这篇文章还透露了一些有关未来空间站的其他细节。未来空间站核心舱的节点舱对天方向的接口在最初阶段用作出舱活动的出舱口，后期的专用气闸舱设在I号实验舱内，节点舱兼做备份气闸舱。II号实验舱则包含设有多波段巡天望远镜的非密封舱。在空间站的运营阶段，还可能发射另一个带有节点舱的核心舱进行前向对接，形成十字型的扩展构型。这个新的核心舱还可能对接另外两个实验舱，组成重约180吨的最大扩展构型。在最大扩展构型中，原有核心舱自带的太阳能帆板将移至“局部桁架”的末端，空出的位置用于挂载外部实验平台。空间站将采用电推技术维持轨道，各舱段电源并网统一供电。
目前国际空间站的“寿数”尚未确定。国际空间站退役以后，中国空间站可能成为地球轨道上唯一的大型空间实验平台，这将为中国航天人带来前所未有的合作机遇，也将为世界载人航天事业做出深远贡献。
天路迢迢 未有穷期
我们似乎有很多理由为中国未来的空间站计划感到骄傲和振奋。不过，科学技术的发展是无止境的，载人航天事业也同样如此。因此，我们需要持续关注国际航天领域的新动向，以及自身存在的不足之处。
载人航天领域一个显著的新动向是商业化。美国航空航天局（NASA）在航天飞机退役以后，一方面继续研发自己的MPCV载人飞船，另一方面以竞标方式资助私人企业研发载人和货运飞船。截至目前，获得资助的企业有波音公司、太空探索技术公司和内华达山脉公司，它们正在分别研发名为CST-100、“龙”和“追梦者”的飞船，其中“追梦者”是小型升力体飞船。这些飞船都具有运送7人往返空间站的能力，其运载能力大大超过神舟飞船。目前，“龙”飞船的货运型号已两次与国际空间站对接并送去货物，并已成为现阶段仅有的能将货物从空间站带回地球的货运飞船。轨道科学公司研发的“天鹅座”货运飞船也将投入运营，准备从“龙”飞船那里分一杯羹。
在空间站领域也有私营公司跃跃欲试。毕格罗宇航公司已发射了两个试验用充气舱段“创世”1号和2号，并将在2014年发射第一个商业运营空间站“阿尔法”，在2016年发射第二个空间站“欢呼”，它们都由毕格罗公司制造的充气舱段BA-330组建而成。毕格罗公司还将在2015年把一个充气舱段对接到国际空间站，用于实验与评估。
另外，欧空局和日本都将在现有ATV和HTV两种货运飞船的基础上研发载人飞船。欧空局已和NASA签订协议，将ATV的部分技术应用在未来的MPCV载人飞船上。俄罗斯也在研发“联盟”之后的新一代飞船，同时打算在国际空间站退役以后将俄罗斯部分几个较新的舱段分离出来，组建一个较小的空间站OPSEK，用于支持未来的深空载人航天任务。月球轨道站和拉格朗日点站等深空站的概念也已在论证之中。
与此同时，中国未来的载人航天工程计划还面临着诸多技术难题有待突破，可能会对工程进度造成影响，这无疑是令人心焦的事。但我们有理由相信，中国航天人终将迎难而上，让这十年一路走来的飞天梦飞得更高，让中国人在太空的脚步迈得更远。
天路迢迢，未有穷期。
