中國網：2021年9月17日，神舟十二號載人飛船首次從中國空間站返回地球並安全著陸。神舟十二號載人飛行任務是我國組織實施的第七次載人航太飛行，也是中國空間站關鍵技術驗證和建造階段的第一次載人航太飛行。航太員乘組在空間站組合體工作生活共計90天，刷新了中國航太員單次飛行任務太空駐留時間的紀錄。天和核心艙暗藏哪些“黑科技”？未來的出艙活動會有哪些豐富和擴展？本期節目，特邀國際宇航聯空間運輸委員會副主席、中國航太科工集團二院研究員楊宇光與廣大網友線上交流。

國際宇航聯空間運輸委員會副主席楊宇光接受中國網《中國訪談》節目專訪。   中國網楊楠 攝影

中國網：楊老師您好，歡迎您作客中國網《中國訪談》節目。神舟十二號是首次從我國空間站返回地面。請您介紹一下，神舟十二號飛船的返回與以往神舟飛船的返回有什麼不同？呈現出哪些技術亮點？

楊宇光：應當説神舟十二號這次本身任務就非常重要，這是我們國家空間站第一次載人的飛行任務。

有幾個點是和過去不一樣的。第一個點是因為我們知道過去最長的飛行任務是神舟十一號和天宮二號的飛行任務，那次我們是進行了航太員中期在軌駐留的技術驗證，只有一個月左右的時間。這次我們進行了長期的在軌驗證，在軌三個月的時間。這三個月神舟飛船是始終對接在我們的組合體上的，它不但是我們乘組正常情況下天地往返的這樣一個乘組運輸工具，而且也是我們乘組一旦發生了任何緊急情況，能夠逃生，能夠撤離，緊急撤離這樣一個救生船。對標一下國外，其實都是這樣一個配置，只要是有人駐留的這個空間站，一定要有一艘飛船，而且有所有的乘組的座位，能夠保障他們在出現緊急情況下，能夠隨時的返回。

實際上我們要解決的第一個問題就是因為我們這個神舟飛船要長期地在軌停留，它會受到空間輻射的影響，那麼它經過三個月以後，是不是足夠安全，要能夠確保我們航太員安全地返回，這就是一個問題。所以這次任務的第一個困難點在於我們在返回以前，一定要對每一個飛行系統，無論是控制系統、推進系統、測控系統等等，還有環控生保系統，都要進行充分的檢查，才可能確保我們能夠正常地返回地球。其實這個是我們的一個很大的亮點了，我們經過這三個月的停留，能夠正常的、安全的將我們的航太員送回家。

第二個點是和我們著陸場有關係。這次是頭一次載人返回東風著陸場。所以就是説整個不但硬體上和過去是有所差別的，而且包括我們的人員在工作的配合上，也是第一次。因為現在我們的空間站它處於未來要進行至少是15年運作的背景下，短期的在軌飛行，這個飛船的高度是不會有大的變化的，返回地球它可以比較容易找一個固定的著陸點。但是我們的空間站長期的尺度來看，它的這個軌道高度是在很大的範圍內變化的。你比如咱們的空間站，它最高的高度可能超過四百公里，最低的時候可能已經低到三百四五十公里這樣的高度了。這樣的話帶來的問題就是，每個乘組到了時間以後就該返回了，而這個時候空間站屬於什麼高度是不確定的，所以説從一個非固定的高度來返回地球，那麼如果説你還是返回那麼窄的一個小著陸場，這個是帶來很多困難的。

東風著陸場我們可以看到，它比四子王旗著陸場大十倍以上，它是一個比較適宜的區域。還有一點，這些年隨著我們國家的經濟越來越發展，其實四子王旗那個地方附近是草原，居民密度也越來越多，生活設施、生産設施也越來越密集。從安全性的角度來説，確實作為著陸場可能就不是那麼適宜了。所以説這次返回東風著陸場是合適的，而且這是第一次，我們成功地返回東風著陸場。

從你問到的亮點來看，確實是這次（著陸）做得非常完美。我們可以清晰地看到整個傘落地的過程，無論是我們的直升機，其實在直升機上直接就拍到了落地的畫面，然後救援團隊也是非常快的（到達）。這次可以看到我們地面的團隊確實非常給力，證明我們平時的訓練是有效的，我覺得未來要形成常態化的配置。

還有一些不同，因為我們知道，過去我們的飛行任務是比較單一的，而現在在空間站的運營階段，其實它形成了滾動的配置。我們注意到在神舟十二號發射的時候，其實神舟十三號飛船和送它上天的長征二號F火箭已經是到了酒泉衛星發射中心，它處在待命的狀態。也就是任何時候，如果我們的神舟十二號乘組在天上遇到了問題，而它的飛船不可用，不能將航太員安全返回地球，我們就可以應急地發射神舟十三號飛船進行救援。如果説就像現在我們任務已經正常返回了，那它就依次地輪換成為一個不是救援的飛船了，而是正式任務的飛船了。神舟十四號也一樣，神舟十三號發射的時候，神舟十四號就在那個地方待命，這就是未來我們空間站階段的必要的措施，也就是任何時候都要有這樣的舉措，“以人為本”保證我們航太員是安全的。神舟飛船作為天地往返的運輸系統，實際上就是説擔負了極為重要的角色。

中國網：它也是不斷地來提高我們的安全性和精準度，其實也是為未來頻繁地往返空間站做一定的準備。

楊宇光：是這樣的。因為我們知道目前，我們的天宮一號在2011年發射上天，當時它的正式名稱是目標飛行器。為什麼叫目標飛行器？因為當時我們的核心是要掌握交會對接技術，交會對接技術確實是非常複雜的，我們進行了包括神舟八號、九號、十號多次的無人和有人的，自動的和手動的交會對接。其實當時應用的指導方法本身是非常穩妥的，包括我們在靠近遠端導引段結束以後，那麼在逼近的階段，等於設置了多個停泊點，在停泊點我們仔細檢查我們各個狀態。現在其實雖然也有這些停泊點，但是這個過程比過去已經快得多了，因為我們已經駕輕就熟了，包括我們遠端的導引階段可以完全靠飛船自主來完成，這樣很大程度上減少了地面飛控人員的工作的負擔，實際上也是確實是我們技術進步的表現，而且也是一個自信心的表現。因為實際上你把這個控制權交給飛船本身，而不是由地面來控它，這是需要很大的把握和自信才能這麼做。

 中國網：已經“落戶”太空的天和核心艙是我國空間站的關鍵艙段。它的“核心”體現在哪些方面？

 楊宇光：注意！即使到了今天為止，我們“天和一號”它的正式名稱是試驗核心艙。為什麼是試驗核心艙呢？我們從過去我們國家的載人航太任務一直到天宮二號，我們通過這麼多的飛行任務，掌握了天地往返，交會對接，艙外活動這三大載人航太的基本技術。具備建造空間站的條件，但是具備了基本條件，並不意味著你具備了所有的條件，其實還是有很多的關鍵技術，你過去沒有摸過，沒有做過，需要在軌驗證的。這就是為什麼我們做了這樣一個天和一號，就是説它等於是在這個階段，就是今年是關鍵技術驗證階段，包括神舟十二號、神舟十三號以及對應的貨運飛船來完成這些技術驗證。等神舟十三號任務結束以後，等於是評估所有的工作都是正常的，設計是合理的，所有系統都經過考核，才能正式把它改名為空間站的核心艙。

 它的核心作用體現在哪？第一，它是整個空間站的管理中樞。就是説包括我們的兩次太空行走，我們看出艙活動的時候，你注意到核心艙大柱段和小柱段之間有六個球形叫控制力矩陀螺，它是可更換的。這個控制力矩陀螺是一種姿態控制的設備，就是控制整個空間站的姿態，在天上朝哪個方向，這個就是非常重要。我們整個組合體的管理，或者我們將來一旦建成T字型的三艙組成的空間站以後，就整個組合體的管理是由天和核心艙來負責的，它的姿態，包括它的整個軌道都是由核心艙來控制的，我們空間站等於是它可以進行軌道控制。    

第二，它是我們航太員的座艙。等於是我們（航太員）居住的地方，我們看小柱段三個臥室和一個衛生間，航太員的生活主要在這裡面進行的。

第三點體現在核心艙的節點艙上面。應當説目前世界上空間站已經經歷過四代，第三代是俄羅斯和前蘇聯的和平號空間站。我們空間站的設計它類似于三代的和平號空間站的設計，但是它整體的技術水準達到了第四代，也就是國際空間站的技術水準。它的設計前方有個節點艙，節點艙的左右兩方有兩個各有一個靠泊口，未來的問天號試驗艙和夢天號試驗艙就可以永久地聯結在靠泊口上，成為整個空間站的一部分。所以它必須由空間站來完成連接的作用，這是體現在核心艙的部分，而且它還有三個對介面，那就意味著我可以有兩艘飛船，比如説像現在是兩艘貨運飛船，也可以是兩艘載人飛船。（將來）在乘組輪換期間是兩艘載人飛船對到空間站上，還有一艘貨運飛船。確實我們的天和起到了中樞的作用，它確實是太重要了。

 中國網：有網友把核心艙比喻成樹榦。據説天和核心艙裏有一些“黑科技”，請您跟我們網友也介紹一下。

 楊宇光：應當説有很多“黑科技”了。比如説我們的環控生保系統，應當説神舟十二號乘組上天，它的非常重要的一項主要任務就是驗證我們長期駐留和環控生保技術。現在是你要長期的在軌飛行，你每天消耗的量乘以時間那是非常可觀的數，而且還有一點，我們建設空間站是為了進行科學研究，雖然我説每年都可以把這些生活用品送到空間站，但是我們希望把更多的資源留給科學實驗儀器，科學實驗設備，那麼這樣的話，它才能體現它的效率。但是這種情況下就要求你的資源能夠回收利用。就是包括我們的水處理系統，航太員每天蒸發的汗液，還有整個空間站裏水蒸氣，都可以通過我們的冷凝水系統把它冷凝成液態的水。

 可能你會有印象，當聶海勝指令長打開天和核心艙艙門的時候，地面給了他一道指令“打開電解水制氧設備”，也就是説我們不用攜帶氧氣，我們靠水電解，就可以製造航太員呼吸的氧氣，而且水電解以後是生成氧氣和氫氣，氫氣也不浪費，可以用它來再進一步還原我們蒐集起來的二氧化碳，從二氧化碳進一步又一次提取一次氧氣。我們現在通過這次飛行，我們這個水的回收率可以達到80%，所以它的利用率非常高了，這樣的話我們很多補給的資源就可以節省下來，留給我們科學試驗的載荷。這是一方面的“黑科技”。

 再有一個“黑科技”，就是我們的氣閘艙的技術。我們現在就是整個空間站的配置，未來的主氣閘艙在問天號艙，那個主氣閘艙很大，可以提供非常強有力的出艙活動的支援。但是我們的節點艙現在效率比較大，不但它本身是節點艙，連接各個試驗艙和飛船，它本身還可以作為氣閘艙來使用。所以我們氣閘艙或者我們節點艙，它前後有兩道艙門，第二道艙門科技人員把它設計成雙向承壓艙門，既可以承受來自這邊的壓力，也可以承受來自那邊的壓力，這樣的話它可以抽成真空的狀態。這次兩次出艙，都是通過節點艙來作為氣閘艙來使用。

 當然這裡面牽扯到另外一個“黑科技”，就是我們的第二代的飛天航太服。我們的第一代航太服其實在神舟七號任務中只出艙了不到20分鐘。這一次實打實的，按照設計的出艙時限是8、9個小時，我們這次出了6、7個小時，對它進行了充分的驗證。

還有一個是我們的機械臂。我們這次上天是一個大臂，長度是10米，未來的問天號艙還會帶上去一個5米的小臂，這兩個機械臂就像變形金剛一樣，它可以像蠕蟲一樣，在適配點之間輪流兩個端部來回替換移動，而且兩個還可以組合在一起，成為15米長的大臂。而這個機臂是非常強壯的，它能夠挪用25噸的物體，所以説將來如果説我們的試驗艙從前方的對介面要轉到側方，轉位轉到側方靠泊口，它的主手段是使用轉位機構。如果轉位機構出問題的話，我還可以靠機械臂來輔助轉過去。這次天舟二號就要驗證這個任務，天舟二號目前位於前方的對介面了，它就要靠機械臂給它挪到側方的靠泊口。這個機械臂功能是非常強大的，也是我們航太員的一個非常重要的工具，我們可以看到在我們的這個空間站的內部，大柱段有幾個主控的顯控螢幕，下方就是航太員的機械臂的操控臺，航太員可以在艙內根據監視相機看到狀態去精準地操作機械臂，可以進行非常複雜，非常精準的操作。這也是我們很大一方面的黑科技。

再有其實從劉伯明的舷窗我們看到了，目前使用的是柔性的太陽能帆板，別看個頭展開了那麼大，但是它非常薄，發電效率非常高。這舉不勝舉，我們應用了很多的先進技術，儘管規模遠遠小于國際空間站，甚至比和平號空間站還要小，但是我們可以做的科研活動和它能夠為科學實驗提供的保障能力，不遜於世界先進水準。

 中國網：個頭小，但能量不一定小。

 楊宇光：對。

國際宇航聯空間運輸委員會副主席楊宇光就神舟十二號及中國空間站建造有關情況接受採訪。  中國網楊楠 攝影

中國網：據了解，中國空間站設計在軌飛行10年，具備延壽到15年的能力。如果按照在軌不小于15年使用壽命的要求，未來需要採取哪些措施來保證長期在軌穩定運作呢？

楊宇光：其實要提高航太器正常的在軌壽命，第一步是它的設計。舉個例子，我們很多的活動部件它是有磨損的，它是有疲勞的，你在一開始設計的時候，它的疲勞最後失效的時間，你就按照十年或者十五年去設計，保證它是可靠的。

除此之外還有一些重要的工作，就是要具備更換的能力。包括剛才提到了這六個控制力矩陀螺，因為它太重要了，它是控制姿態的，你姿態不對的話整個都亂套了，所以它要具備更換的能力。

最後一點是我們要具備維修的能力。而這個維修的能力其實主要是怎麼保障的？第一，從設計上就要讓這個東西具有可維修性。第二，要有維修操作本身的能力。其實到了一個空間站運作的後期，它維修的工作量會增加很多，無論是艙內設備的維修和更換，還是艙外設備的維修和更換，這個工作量都是大的。所以，你要從設計上和實施能力上都去保證有這種維修的可能性。這其實是需要做非常多的工作的，只有這樣通過剛才我們採取的這些措施，我們才能夠有可能保證將來能夠在軌運作這麼長的時間。

我們也期待我們的空間站能夠大大的超期服役，這樣能夠有更高的科研方面的回報。

中國網：此次“太空出差”中，三名航太員進行了兩次出艙活動，順利完成了既定任務。本次執行的出艙任務為未來的出艙工作奠定了哪些基礎？未來的出艙活動還會有哪些豐富和擴展？

楊宇光：應當説出艙活動，剛才我們已經提到了，它是保證空間站的建造、運作、維護和科研活動的一個非常重要的手段和解決方案，太重要了。所以，其實本質上來講，神舟十二號乘組的這兩次出艙活動，更多的是一個技術驗證的角色。所以，我們注意到這兩次都進行了航太員乘組的依靠機械臂的輔助的大範圍轉移和從空間站表面通過爬行的大範圍的位置轉移，這兩件事都做了。因為這兩種手段都需要都必要。那就等於我一定要經過多次的實踐，去驗證它中間有什麼樣的問題，包括等於是從我們目前新聞上來看，兩次的機械臂輔助轉移，事先的路徑，機械臂怎麼運動，這個路徑都經過了詳細的、精密的規劃，而在實施過程中，艙內值守的第三位宇航員也對整個過程進行精密的監控，一旦發現任何問題他可以緊急叫停，站在機械臂上的這位航太員也可以有叫停機械臂的能力。這些都是我們採取的各方面的正常和非正常的這種安全措施，將來尤其是你要安裝一些大型的設備，有機械臂的輔助還是非常重要的。

包括我們第一次出艙，湯洪波驗證了一個緊急返回座艙的能力。緊急情況是有可能發生的，在這種情況下你要具備快速的趕緊回到其他艙的能力，自救或者等待你的同伴來救你，這個必須平時經過這種演練，這方面我們也是需要積累很多經驗的。這都是應對未來所可能遇到的所有的情況進行的操作。

還有其實也進行了很多有用的操作，比如兩次我們都分別抬升了一台全景相機。因為我們知道天和一號核心艙，它已經是使用我們國家最為巨大的“胖五”系列長五B火箭發射入軌的，這是我們國家最大的整流罩，但是即便如此它的尺寸還是受限制的。所以，在裏面就是我們裝了多臺的監視用的全景相機，但是它的位置不能安得太高，安得太高就突了那個整流罩的包了，就發射不上去了，而且發射過程中其實也有很多震動，所以必須有安全間隙的。

安裝設備是未來無論是維修還是科研活動的一個非常重要的一個方面，因為我們知道這些設備本身是在艙外工作的，它面臨艙外複雜的環境，包括你可以注意到這些相機本身都是有熱包覆的，保證它的熱控在極高溫極低溫下都可以正常的工作。它還有電路的連接，所以你注意到他出艙的活動，安裝好了以後一定要再試一下艙內看這個全景相機傳過來的圖像沒有問題了才算可以。安裝設備本身就比較複雜。

第二次（出艙），我們到了空間站的遠端去安裝一個擴展泵組就更有檔次了。因為第一次只是安裝一個電子設備，第二次它裏面還有流體回路。因為我們知道空間站，就是您剛才問的問題，要保證能夠在軌十五年，我們很多系統設計是有專業上稱之為冗余的設計，比如説這個空間站在真空條件下，面臨太陽曬到的是極高溫，太陽不曬到的是極低溫，怎麼辦？本身艙壁內要有一個流體回路，液體的這個冷卻液，等於是拉平不同地方的溫度。那麼這個液體就跟我們的血液一樣，它需要有一個驅動源來驅動它流動的，就像人的心臟一樣的，就是各種泵。我們其實在艙內已經有多個泵，但是我們在艙外再安裝一個擴展的泵，而且把這個流體回路給它連結進去，這樣就意味著如果有一個或兩個泵壞了沒關係，不影響到空間站的運作。所以，這些備份的手段，那麼就是説裝上去以後也是提高它的可靠性的，那這次安裝泵的操作除了有電路的連接以外，還有液路的連接，比過去更為複雜了。

確實像您所問的一樣，我們可以期待在神舟十三號任務中，因為時間更長了，它會有更為複雜的這個艙外活動進行操作，進一步夯實我們在艙外活動上的基礎，來追趕國際的先進水準。

中國網：中國載人航太空間站階段的首飛完美收官。希望中國的航太事業能夠腳步更加的鏗鏘。感謝您今天做客我們的節目。

楊宇光：謝謝！

（本期人員：編導/主持：裴希婷；圖片：楊楠；主編：鄭海濱）