空間站是人類探索太空的前哨站。經(jīng)過50多年的發(fā)展，空間站在空間科學(xué)研究、技術(shù)試驗(yàn)、科普教育等方面取得了重大成果，顯著推動(dòng)了人類文明進(jìn)步，也成為衡量一個(gè)國家綜合國力的重要標(biāo)志。
我國天宮空間站作為世界上第3座多艙段在軌組裝建造空間站，采用了符合我國國情的適度規(guī)模設(shè)計(jì)，注重突出中國元素和核心內(nèi)涵，充分采用當(dāng)代先進(jìn)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)跨越式發(fā)展，注重應(yīng)用效益和運(yùn)營經(jīng)濟(jì)性，走可持續(xù)的發(fā)展道路。
天宮空間站定位為我國的國家級(jí)太空實(shí)驗(yàn)室和國際科技合作交流平臺(tái)，其任務(wù)主要包括3個(gè)方面：?
一是完成以天和核心艙、問天實(shí)驗(yàn)艙和夢(mèng)天實(shí)驗(yàn)艙為基本構(gòu)型的多艙段空間站的組裝建造，并長期在軌可靠運(yùn)行；
二是保障航天員長期在軌健康生活、有效工作；
三是開展多領(lǐng)域的空間科學(xué)實(shí)驗(yàn)與技術(shù)試驗(yàn)，推動(dòng)空間科學(xué)技術(shù)發(fā)展。
天宮空間站基本構(gòu)型為三艙T字構(gòu)型，3個(gè)艙段分別為天和核心艙、問天實(shí)驗(yàn)艙和夢(mèng)天實(shí)驗(yàn)艙。天宮空間站設(shè)置有前向、后向和徑向3個(gè)對(duì)接口，載人飛船主要對(duì)接于前向和徑向?qū)涌?，貨運(yùn)飛船主要對(duì)接于后向?qū)涌凇?/p>
天宮空間站在我國載人航天工程前期的技術(shù)基礎(chǔ)上，重點(diǎn)突破了空間機(jī)械臂、高效電源系統(tǒng)、物化再生生保、在軌推進(jìn)劑補(bǔ)加等關(guān)鍵技術(shù)。
天宮空間站是我國首個(gè)分次發(fā)射、在軌組裝建造的大型復(fù)雜航天器，其研制流程具有統(tǒng)籌規(guī)劃、多線并舉的特點(diǎn)。
2010年9月
中央專門委員會(huì)批準(zhǔn)實(shí)施載人空間站工程。
2012年3月
天宮空間站完成了立項(xiàng)綜合論證轉(zhuǎn)入方案設(shè)計(jì)階段，首先將空間站組合體作為一個(gè)整體進(jìn)行系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)，得到對(duì)各組成艙段的技術(shù)要求，然后再據(jù)此開展各艙段方案設(shè)計(jì)。
2014年6月
天宮空間站結(jié)束方案設(shè)計(jì)階段工作轉(zhuǎn)入初樣研制階段，首先開展了天宮空間站系統(tǒng)詳細(xì)方案設(shè)計(jì)，然后各艙段并行開展詳細(xì)方案設(shè)計(jì)和試驗(yàn)測(cè)試驗(yàn)證工作。
2019年9月
天和核心艙首先完成初樣研制轉(zhuǎn)入正樣研制階段。
2020年12月
問天實(shí)驗(yàn)艙完成初樣研制轉(zhuǎn)入正樣研制階段。
2021年4月
夢(mèng)天實(shí)驗(yàn)艙完成初樣研制轉(zhuǎn)入正樣研制階段。
天宮空間站三艙在初樣階段和正樣階段分別開展了力學(xué)試驗(yàn)，初樣階段包括靜力試驗(yàn)、模態(tài)試驗(yàn)、振動(dòng)試驗(yàn)、噪聲試驗(yàn)等，正樣階段包括振動(dòng)試驗(yàn)和噪聲試驗(yàn)。
天宮空間站三艙在初樣階段和正樣階段分別開展了真空熱試驗(yàn)，除了真空熱試驗(yàn)外，天和核心艙在初樣階段還開展了常壓熱試驗(yàn)。
為了驗(yàn)證三艙接口的匹配性、三艙功能融合設(shè)計(jì)以及組合體飛行方案與飛行程序的正確性，在天和核心艙出廠前和問天實(shí)驗(yàn)艙出廠前各開展了一次三艙聯(lián)試試驗(yàn)。
天宮空間站艙段轉(zhuǎn)位包括轉(zhuǎn)位機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)位和機(jī)械臂轉(zhuǎn)位兩種方式，研制階段針對(duì)這兩種方式均開展了專項(xiàng)試驗(yàn)，對(duì)轉(zhuǎn)位方案進(jìn)行了驗(yàn)證。
天宮空間站（轉(zhuǎn)位機(jī)構(gòu)）艙段轉(zhuǎn)位專項(xiàng)試驗(yàn)
2021年4月29日，天和核心艙從海南文昌航天發(fā)射中心成功發(fā)射入軌，我國天宮空間站建設(shè)任務(wù)正式啟動(dòng)。天和核心艙入軌后先開展為期一年的在軌關(guān)鍵技術(shù)驗(yàn)證飛行，對(duì)空間站建造的各項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行在軌驗(yàn)證。在神舟十三號(hào)載人飛船返回后，對(duì)天宮空間站在軌關(guān)鍵技術(shù)驗(yàn)證情況進(jìn)行全面評(píng)估，決策轉(zhuǎn)入建造階段。
在建造階段，首先發(fā)射問天實(shí)驗(yàn)艙與天和核心艙前向交會(huì)對(duì)接，再利用轉(zhuǎn)位機(jī)構(gòu)或機(jī)械臂將問天實(shí)驗(yàn)艙由核心艙前向?qū)涌谵D(zhuǎn)位至右側(cè)停泊口，為夢(mèng)天實(shí)驗(yàn)艙的對(duì)接作準(zhǔn)備。然后，發(fā)射夢(mèng)天實(shí)驗(yàn)艙，與天和核心艙前向交會(huì)對(duì)接。最后，將夢(mèng)天實(shí)驗(yàn)艙由天和核心艙前向?qū)涌谵D(zhuǎn)位至左側(cè)停泊。
天宮空間站建造完成后將在軌運(yùn)營10年以上，作為中國人的太空家園，實(shí)現(xiàn)中國人在太空的長期駐留和工作，同時(shí)也作為我國的國家太空實(shí)驗(yàn)室，推動(dòng)我國載人航天能力躋身世界前列，牽引我國空間科學(xué)與技術(shù)的深入發(fā)展，為人類的太空探索和空間技術(shù)進(jìn)步貢獻(xiàn)中國力量。
來源/《中國科學(xué)》2022年第67卷第34期《我國天宮空間站研制及建造進(jìn)展》作者/王翔 王為編輯/吳馥桐 中國載人航天微信公眾號(hào)