走近天和核心舱

中国科学技术馆/李志忠

中国科技馆展出的天和核心舱1∶1 结构验证件

为什么要做验证舱呢？

将空间站发射到太空之前，在地面要做各种情况的模拟实验，对各个舱段的制造工艺、结构、功能进行验证，因此要制作不同用途的验证舱。科技馆展出的1:1 结构验证件是用于验证制造工艺，如舱门密闭性、舱段结构等的设计是否合理，从而进行改进和升级优化，为后续制造最终发射升空的核心舱提供科研参数，所以它算得上是空间站上天和核心舱的“大哥”了。

为了其他用途的实验，地面上还有一些实验舱，如用于浮力水槽训练的核心舱、用于验证电气性能的核心舱以及与太空中核心舱同步的地面空间站核心舱。

虽然科技馆展出的是结构验证件，但经过科普化的升级改造，有些关键技术得以清晰展示。下面就让我们一起走近天和核心舱，了解它的奥秘吧。

天和核心舱高16.6 米、最大直径4.2 米、发射质量22.5 吨；从外观上看，分为节点舱、小柱段和大柱段；从功能上又分为生活控制舱、资源舱、节点舱。密封舱内有工作区、睡眠区、卫生区、就餐区、医监医保区和锻炼区六大区域，不仅能保证每名航天员都有独立的睡眠环境和专用卫生间，而且配置了大量设施设备，如就餐区的微波炉、冰箱、饮水机、折叠桌等家具家电，锻炼区的太空跑台、太空自行车、抗阻拉力器等健身器材。此外还有可以实现与地面双向视频通话的天地视频通话设备以及支持航天员收发电子邮件的测控通信网和相关设备等。

天和核心舱的“核心”体现在哪呢？

仔细观察，我们就能了解它的“核心”之处。

一是天和核心舱是整个空间站的中枢。它就好比是大树的树干，其他舱段都会安装在它的接口上，如同大树的根、枝、叶，不断向外延伸。在球形的节点舱上设有4 个舱段接口，分别是两个对接口和两个停泊口。其他舱段，如问天舱、梦天舱、神舟载人飞船、天舟货运飞船，都可以与节点舱对接；此外，大柱段尾部也有一个对接口，它能在与天舟货运飞船对接时为空间站加注所需的燃料。

大柱段尾部也有一个对接口

节点舱上的对接口（右）、停泊口（左）与出舱口（上）

各舱段组合后的空间站构型极其复杂，要解决力学、通信、电源等问题以及各种环境挑战。为此，研制团队为核心舱配置了聪明的大脑和神经——数管分系统；设计了灵敏的“体温”调节——热控分系统；并装备了强大有力的手臂——大型空间机械臂，用于空间站组装建造、运营管理和维护服务。

二是天和核心舱是航天员长期驻留的主要工作生活场所。它内部足足有50 立方米，活动空间非常宽敞，可以为航天员提供长期在轨驻留的环境。舱内配置的空间科学实验设施，还能支持航天员在轨开展一系列高微重力科学实验。

对接口与停泊口有何不同？

节点舱是空间站的重要枢纽，也是未来空间站组成T 字形构型的唯一节点。它后侧与小柱段连接，前方与下方分别为前向对接口与径向对接口，左右两侧为停泊口，上侧为出舱口。

对接口：用于载人飞船、货运飞船和其他实验舱与空间站对接；设有用于交会对接的角反射器与十字靶标。

停泊口：用于问天实验舱、梦天实验舱的长期对接，与核心舱组装形成空间站组合体。

天和如何调整飞行姿态？

空间站在轨日常飞行过程中，受地球高层大气、太阳电磁辐射、引力场等多种因素影响，姿态会有所变化。而有些搭载的实验装置有特定的指向需求，尤其是大型柔性太阳翼有动态对日定向要求，这就需要不断调整空间站的姿态和方向。天和核心舱上配置有6 个圆球形的姿态调控设备，学名叫“控制力矩陀螺”。每颗球里都密封着一个以每分钟数千转的速度旋转的钢制飞轮，通过其加速、减速与旋转输出力矩，即可调整空间站的飞行姿态。

出舱工作靠什么指路？

航天员出舱工作时，受太空失重环境以及舱外航天服视野的影响，会让辨认方向成为难题。同时核心舱外部有太阳翼、机械臂等结构，航天员在舱外移动时需要进行避让。为了解决这个问题，天和核心舱外部设有方向标识，用罗马数字Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ标示出核心舱上、下、左、右四个面，同时用汉字与箭头标示了航天员返回节点舱的移动方向。按照箭头的指示，他们就能安全返回节点舱的出舱口。

建造空间站是我国载人航天工程“三步走”战略的重要目标，是建设科技强国、航天强国的重要引领性工程。如今，天和核心舱和问天实验舱已相继发射升空并顺利对接，梦天实验舱也会很快迎来发射的日子，中国空间站即将建成。多年来，中国航天人突破了载人飞船、货运飞船、空间实验室、出舱活动、空间交会对接、在轨加注燃料、航天员中长期在轨驻留等一项项关键技术，把我国航天事业推向一个又一个高潮。

“飞天梦永不失重，科学梦张力无限。”如果你想了解更多有关空间站的秘密，欢迎到中国科技馆走近天和核心舱，感受中国航天事业的光辉成就。

圆球形的控制力矩陀螺

舱外把手与指示标