天宮二號成功發射，你賞月時錯過的重點都在這兒了！
阿盟說
關於空間站，這幾年給公眾留下印象最深的恐怕就是電影《地心引力》了。NASA的美女航天員從國際空間站跑到中國的「天宮」空間站最終乘坐神舟飛船返回的劇情，讓這部電影在中國賺足了票房。
雖然現在太空梭已經退役，這場太空大戲很難上演（我們也不想讓它上演！），但是天宮二號的成功發射，讓我們距離自己的空間站更近了一步。
撰文：秦昰嵩
審校：鄭永春
《地心引力》中的「天宮」空間站
什麼是空間站
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、長期工作和生活的載人航天器。這個概念最早可以追溯到1896年，然而直到1971年前蘇聯的「禮炮一號」發射升空，人類才有了第一個真正意義上的空間站。隨後，美國的天空實驗室空間站、前蘇聯的「和平」號空間站以及至今還閃亮在夜空的國際空間站相繼建設，空間站經歷從單艙室到多艙室，獨立發射到國際合作的演化，成為人類空間實驗的主要力量。
一般來講，完整的空間站應該包括以下10個結構：
主體結構
電源供應系統
溫度控制系統
姿勢控制系統
軌道操作和推進系統
自動化控制機械系統
計算機和通信系統
環境與生命支持系統
乘員生活設施
乘員和貨物運輸系統
天宮一號作為「目標飛行器」，主要目標是交會對接實驗，雖然其他各個系統都有涉及，但是並不完善，很多功能都是由神舟飛船提供的。而天宮二號也只是「空間實驗室」，缺乏常駐人員的能力。
為什麼要用空間站
空間環境為我們提供了地面上很難得到的實驗環境：失重、高真空、沒有大氣……而這樣的環境在地面上是很難做到的。比如失重，我們利用噴氣式飛機做拋物線式的飛行，也只能獲得每次不到30秒的失重環境，而在地球軌道上，幾乎每時每刻都處於失重狀態下。
普通的太空飛船往往因為體積小而無法放置大型設備，因為留空時間短而無法完成長時間的任務，無人值守而無法設置複雜的操作。這也就是為什麼我們一定要修建空間站了。
細說「天宮二號」
承擔天宮二號發射任務的是長征二號F T2火箭，火箭全長52米，近地軌道載荷為8.6噸。該型火箭是長征二號F的改進型，和載人航天使用的長征二號F Y型基本相同，只是頂部取消了逃逸塔。長征二號F系列火箭是我國目前最可靠，發射成功率最高的火箭。
長征二號F T2火箭與天宮二號飛船
天宮二號是在天宮一號備份星的基礎上，根據天宮二號的任務的需要改裝研製而成，是我國第一個真正意義上的空間實驗室。和天宮一號相仿，還是以資源艙和實驗艙組成的兩艙結構，資源艙主要功能是為天宮二號在太空飛行提供能源和動力。實驗艙主要功能是為航天員在太空生活提供潔凈、溫度和濕度適宜的載人環境和活動空間。
與天宮一號不同的是，天宮二號此次任務將不止滿足於飛船交會對接實驗，而是搭載了十餘個科學實驗，實驗設備均以模塊化設計，可以在軌進行更換，使天宮二號具有了空間站的雛形。
天宮二號任務時間表
2016年9月15日 天宮二號發射
2016年10月中下旬 神舟十一號發射，與天宮二號對接，兩名航天員將在天宮二號里生活30天（天宮一號只有15天），參與科學實驗
2017年4月中旬 使用長征七號火箭發射天舟一號貨運飛船，與天宮二號進行對接，開展推進劑補加和搭載載荷應用試驗
天宮二號搭載的科學實驗
材料類
液橋熱毛細對流實驗：在失重條件下，我們常見的浮力對流消失，所以科學家一直在幻想可以在空間製備出高純度的單晶。但是在這時，地面上名不見經傳的熱毛細對流打破了這個幻想。熱毛細流動是由不同溫度下液體表面張力不同引起的，甚至，當溫差超過臨界條件時，這種流動會進入一種震蕩狀態。看來，想在太空中得到高純度單晶，我們就必須研究並解決這種奇怪的對流現象。
液橋熱毛細對流實驗箱
綜合材料實驗：該實驗是利用綜合材料平台對18個樣品材料進行製備或檢測。簡單的說，就是把材料放到爐子里燒。不過這個爐子可不簡單：最大功率只有200W，但是爐腔內的溫度可以達到950℃（真空）/720℃（非真空），18個溫度感測器又可以使爐內溫度穩定程度達到±0.5℃。
綜合材料實驗裝置
實驗準備了18個樣品，而實驗爐的樣品管理倉只有6個位置，這就需要航天員來手動更換樣品，這也成了我國首個航天員參與的實驗項目。
這18個樣品各有千秋，在這裡就不（wo）再（ye）展（bu）開（dong）。筆者個人最感興趣的是「紅外探測器材料InTeSb」，希望這個東西可以用在我們即將建設的大型紅外望遠鏡上。
航天類
空間冷原子鐘：精確時間測量是現代科學的基礎。利用冷原子噴泉鍾技術，人類已經達到了1秒/3億年的誤差。但是對於原子鐘來講，原子通過微波腔的時間越長，精度越高。在地面上，原子在重力的作用下加速下落，時鐘的精度受到限制。將冷原子鐘放到空間運行，就可以使原子做超慢的勻速運動，這將大大提高時鐘的精度。這一台空間冷原子鐘將是人類第一個在軌運行的冷原子鐘。
空間冷原子鐘
另外，在空間，沒有大氣和電離層的干擾，冷原子鐘可以更好的為其他衛星的星載原子鐘進行對時。利用空間冷原子鐘，就可以搭建更精確和穩定的全球衛星導航系統。
伴隨衛星：伴隨衛星已經不是第一次出現在中國的飛船上了，神舟七號就有這個小傢伙伴隨左右。相對於龐大的天宮二號，這個不到一百斤的小傢伙就像一個小寵物跟在身邊。別看它小，它可以利用身體靈活的優點，為天宮二號提供全天候的安全保障，及時發現空間碎片等潛在的危險目標。同時，它還可以為天宮二號以及前來對接的飛船提供艙外的監控，讓我們可以實時了解飛船的狀況。未來，還可以加入維修、通訊等功能，恐怕連R2-D2都要自愧不如了。
伴隨衛星
迷你太空溫室：人類要飛離地球走向宇宙，必須要攜帶綠色植物作為食物和氧氣來源。天宮二號攜帶了兩種代表性的綠色植物：水稻和擬南芥。水稻是我們的主食自不必說，而擬南芥是研究有花植物的遺傳、細胞、分子生物學的典型物種，實驗所用的擬南芥在開花基因中轉入了一個綠色熒光蛋白，只要開花基因表達，熒光相機就可以捕捉到熒光信號。
利用天宮二號較長的服役期，可以完成植物「從種子到種子」的全周期培養實驗。而且，航天員將對部分擬南芥樣本進行回收，返回地面後供後續的分析研究。
全周期培養實驗示意圖
觀天測地類
「天極」望遠鏡：「天極」望遠鏡的全稱是「天極」伽瑪暴偏振探測儀（英文名POLAR），是專門用於測量伽瑪暴偏振的高靈敏度探測器，是「天宮二號」搭載的所有實驗中唯一的國際合作項目。
伽瑪暴是宇宙中最暴烈的活動，一次持續幾秒鐘的伽瑪暴釋放出的能量可能會超過太陽百億年里釋放的能量總和。利用伽瑪暴釋放的伽瑪射線我們可以探究宇宙極早期的秘密。然而地球大氣為我們擋住了這致命的射線，所以我們只能將望遠鏡放到太空中去觀測了。
雖然目前在天上有多個伽瑪暴探測儀，然而伽瑪射線系統的偏振觀測這還是首次。利用偏振觀測，我們就可以知道伽瑪暴天體的磁場結構，為天文學家找到一條新的探索方向。
空間環境分系統：看似空蕩蕩的空間軌道上並不是一片虛無，各種高能粒子穿梭其間。這些粒子對航天器和航天員都有著潛在的威脅。該系統可以探測艙外16個方向的電子、質子等帶電粒子的強度和能譜，獲得寶貴數據的同時也為航天器和航天員提供預警。同時，該系統也可以檢測軌道上的大氣（近地軌道上還有及其稀薄的大氣。）參數及變化，對空間環境污染進行監測。
寬波段成像光譜儀：這是一台遙感設備，安裝天宮二號對地觀測面的「肚子」上。它可以對大氣、海洋、森林等目標進行觀測，為我們提供遙感數據。
三維成像微波高度計：海平面幾分米的升與降往往伴隨著極端天氣的出現。只有通過微波高度計才能測量到如此微小的變化。
高度計由兩個安裝在天宮二號兩側的天線組成，兩個天線發射並接收相干信號，利用回波的干涉條紋就可以反演出海平面的高度值。
三維成像微波高度計
相比於傳統的海洋微波高度計，天宮二號搭載的三維微波高度計在海洋探測方面寬幅提高了十倍，極大的提高了觀測效率。
其他類
液量子秘鑰分配：該系統與墨子號相仿，主要驗證量子通訊在載人航天的空地通訊時的應用。
中國未來的空間站
我國計劃於2020年前後建成自己的空間站「天宮」。天宮採用與和平號類似的積木式結構，設計壽命十年以上，常駐人員3名，6個月輪換一次。那時，中國將真正跨入空間站俱樂部，成為繼美俄之後第三個可以獨立發射空間站的國家。
（圖片來源於網路）
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※倒計時！天宮二號發射在即，為了看月亮也是拼了……
※天宮二號發射，看我的！
※還記得曾經炸掉發射台的那個火箭么？今天，他涅槃重生了！
※延時攝影之美：發射前的天舟一號是這樣
※延時攝影:發射前的天舟一號是什麼樣子？
※東方紅一號已發射47年之久，是不是已經成為太空垃圾了呢？
※天舟一號即將發射：口令之後 為何等7秒才看到點火
※神舟十一號今天發射，前十號都幹了哪些事？
※天舟一號發射成功！載荷能力世界第一！
※重磅 「天舟一號」發射成功！「訂單」已發往「天宮二號」
※這10把槍你肯定沒見過，最後一把一次能發射20顆子彈！
※他在戰場上沒發射子彈，不僅救了那個人，還成就了法西斯
※他可以無限發射，遇到了這個男人後，他突然就不中用了
※天舟一號發射成功！這個太空「快遞小哥」原來如此厲害
※神舟十一成功發射興奮的時候，日本媒體也忙壞了！
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※如果美國登月是真的，返回時是怎樣發射升空離開月面的？
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