載人航天工程今年以來(lái)共實(shí)施5次發(fā)射任務(wù)，天和核心艙、天舟二號(hào)貨運(yùn)飛船、神舟十二號(hào)載人飛船、天舟三號(hào)貨運(yùn)飛船、神舟十三號(hào)載人飛船相繼入軌，神十三航天員乘組目前已在軌工作生活兩個(gè)多月，天宮空間站關(guān)鍵技術(shù)驗(yàn)證階段已經(jīng)接近尾聲。

天宮空間站當(dāng)前構(gòu)型

艙外航天服攝像機(jī)拍攝的天和核心艙

再有幾天我們將迎來(lái)嶄新的2022年，在這一年里我們將再實(shí)施6次載人航天任務(wù)發(fā)射，從而完成天宮空間站的在軌建造階段任務(wù)。

這六次任務(wù)分別是天舟四號(hào)貨運(yùn)飛船、神舟十四號(hào)載人飛船、問天號(hào)實(shí)驗(yàn)艙、夢(mèng)天號(hào)實(shí)驗(yàn)艙、天舟五號(hào)貨運(yùn)飛船、神舟十五號(hào)載人飛船，至明年最后一次任務(wù)實(shí)施之際，天宮空間站將呈現(xiàn)三艙三船的壯觀構(gòu)型，在軌規(guī)模將由現(xiàn)在的50噸級(jí)擴(kuò)容至90噸級(jí)，具備開展大規(guī)模空間科學(xué)實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Α?/p>

明年完成在軌建造階段任務(wù)我們將看到的天宮空間站構(gòu)型

然而即便如此，這仍然不是天宮空間站的最大構(gòu)型狀態(tài)，按照計(jì)劃我們將于2024年左右發(fā)射巡天空間望遠(yuǎn)鏡，也可稱其為“巡天光學(xué)艙”。

巡天空間望遠(yuǎn)鏡正式立項(xiàng)時(shí)間是8年前的11月，按照最初的設(shè)計(jì)，它是夢(mèng)天號(hào)實(shí)驗(yàn)艙的組成部分，但是實(shí)驗(yàn)艙與望遠(yuǎn)鏡之間存在運(yùn)行矛盾。首先望遠(yuǎn)鏡需要盡可能去除各類振動(dòng)干擾，但是空間站搭載的各類實(shí)驗(yàn)載荷不可避免地存在振動(dòng)情況，同時(shí)空間站運(yùn)行姿態(tài)也與望遠(yuǎn)鏡的指向需求不相符。

早期設(shè)計(jì)方案中巡天望遠(yuǎn)鏡布置在夢(mèng)天實(shí)驗(yàn)艙

得益于綜合國(guó)力的大幅提升，使得我們有條件有能力作出新的設(shè)計(jì)選擇。最終巡天空間望遠(yuǎn)鏡被設(shè)計(jì)為與天宮空間站共軌運(yùn)行的獨(dú)立艙段，從而成為天宮空間站的第4個(gè)大型艙段，這是一舉多得的創(chuàng)新設(shè)計(jì)。

對(duì)于巡天空間望遠(yuǎn)鏡而言，避免了空間站振動(dòng)對(duì)自身的觀測(cè)干擾。對(duì)于空間站而言又解放了艙段空間，得以安裝更多的科研載荷。

巡天空間望遠(yuǎn)鏡的發(fā)射與在軌展開狀態(tài)

巡天空間望遠(yuǎn)鏡獨(dú)立運(yùn)行之后，夢(mèng)天實(shí)驗(yàn)艙原望遠(yuǎn)鏡安裝艙段被改裝成了貨物氣閘艙與可展開式暴露實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，極大提升了天宮空間站在軌科研能力。

同時(shí)，巡天空間望遠(yuǎn)鏡還可以根據(jù)需求定期擇機(jī)與天宮空間站前向?qū)涌趯?duì)接，進(jìn)行推進(jìn)劑的在軌補(bǔ)加，在軌航天員也可直接參與巡天空間望遠(yuǎn)鏡的在軌維修，從而省去了一大筆在軌維修費(fèi)用，為什么這么說呢？

巡天空間望遠(yuǎn)鏡可以與核心艙前向?qū)涌趯?duì)接

可以參考哈勃空間望遠(yuǎn)鏡，它的每次維修都需要發(fā)射成本高昂的航天飛機(jī)。巡天光學(xué)艙在天宮空間站支持下建立共軌運(yùn)行機(jī)制，更進(jìn)一步體現(xiàn)了后者的太空母港設(shè)計(jì)理念。

巡天空間望遠(yuǎn)鏡對(duì)接之際，天宮空間站在軌規(guī)?？蛇_(dá)百噸級(jí)。

對(duì)于天文界而言，巡天空間望遠(yuǎn)鏡絕對(duì)稱得上是“天文盛宴”，他們無(wú)論如何也想不到，有一天會(huì)在載人航天工程支持下拿到數(shù)十億資金用來(lái)建造這么一個(gè)太空大科學(xué)裝置。

巡天空間望遠(yuǎn)鏡建造畫面

巡天空間望遠(yuǎn)鏡配置有2米口徑鏡片，整艙縱向全長(zhǎng)約14米，發(fā)射質(zhì)量與空間站其他艙段一樣都是20噸級(jí)，屆時(shí)將由長(zhǎng)征5B運(yùn)載火箭發(fā)射入軌。

對(duì)比哈勃空間望遠(yuǎn)鏡，巡天空間望遠(yuǎn)鏡的優(yōu)勢(shì)十分突出，它既能像哈勃一樣對(duì)某一天區(qū)進(jìn)行精細(xì)觀測(cè)，同時(shí)還能憑借比哈勃大300倍的視場(chǎng)進(jìn)行巡天觀測(cè)。

設(shè)計(jì)壽命方面，巡天空間望遠(yuǎn)鏡與韋伯空間望遠(yuǎn)鏡一樣，都是十年。當(dāng)然，設(shè)計(jì)壽命并非最終壽命，有空間站在軌支持下，其服役期限將會(huì)更長(zhǎng)。

巡天空間望遠(yuǎn)鏡將由長(zhǎng)征5B運(yùn)載火箭發(fā)射

目前用于巡天空間望遠(yuǎn)鏡地面模擬真空試驗(yàn)的“大型熱真空罐”正在加緊施工，這同樣是一個(gè)龐然大物，該設(shè)備高約14米、長(zhǎng)度達(dá)到了20米。之所以斥重金造這樣一座試驗(yàn)裝置，目的就是讓巡天空間望遠(yuǎn)鏡盡可能在地面充分暴露出各種問題，從而減少上天之后的運(yùn)行問題，提升設(shè)計(jì)可靠性。昔日哈勃空間望遠(yuǎn)鏡就曾因?yàn)槿胲壒收蠈?dǎo)致整整三年無(wú)法正常作業(yè)。