2013年6月25日上午，神舟十号飞船从天宫一号目标飞行器上方绕飞至其后方，完成近距离交会。绕飞试验实施期间，航天员聂海胜、张晓光、王亚平在神舟十号飞船返回舱值守，3名航天员身着舱内航天服，密切监视飞船仪表上的各类数据，及时准确地向地面报告绕飞试验进展情况。我国首次航天器绕飞交会试验取得成功。媒体普遍认为，我国计划在2020年左右发射长期有人照料的空间站，神舟十号与天空一号的成功交会对接是迈向这一目标的最新一步。

　　天宫一号的由来

　　天宫一号的任务方案早在1992年国家制订中国载人航天“三步走”战略时就已确定。2002年，方案论证和审查后，天宫一号目标飞行器整个任务方案通过。但天宫一号尚未定名，只是称为“目标飞行器”。2006年，天宫一号进入初样研制阶段，并命名为“天宫一号”。为什么要以此命名，一种说法是希望宇航员们在太空中生活的地方和与宫殿一样舒适。另一种说法是与“神舟”、“嫦娥”相呼应，有一种真正的空间站雏形的概念。对于一般老百姓而言，天宫一号的名字很容易使人联想起中国古代四大名著之一《西游记》中孙悟空大闹天宫的故事。此外，“天宫”是中华民族对未知太空的通俗叫法。因此，以天宫一号为目标飞行器命名，是有着深厚的历史文化底蕴的。

　　天宫一号是中国首个目标飞行器和空间实验室，属载人航天器，高10.4米、重8.5吨。于2011年9月29日在酒泉卫星发射中心发射成功，设计在轨寿命两年。由于天宫一号是空间交会对接试验中的被动目标，所以也被称作“目标飞行器”。而之后发射的神舟八号、神舟九号、神舟十号，被称作“追踪飞行器”，入轨后主动接近目标飞行器，并进行交会对接。

　　2011年11月，神舟八号飞船与天宫一号成功自动对接，中国由此成为世界上第三个自主掌握空间交会对接技术的国家。2012年6月18日，神舟九号飞船与天宫一号目标飞行器再次成功实现自动交会对接，中国3位航天员首次进入在轨飞行器，之后顺利完成手动交会对接。2013年6月13日，神舟十号飞船与天宫一号顺利完成了自动交会对接。

　　天宫一号的发射标志着中国已经拥有建立初步空间站，即短期无人照料的空间站的能力，为后续空间实验室和空间站的建设奠定了基础。

　　攻克交会对接世界级难题

　　无论是目前的小型空间实验站，或是今后建立大型空间站，都离不开一个关键部件：对接机构。此前，世界上掌握空间交会对接技术的只有俄罗斯和美国，但能够独立研制对接机构的只有俄罗斯，连美国用于空间交会对接的对接机构一般也是向俄罗斯采购。

　　当时通过摸底和寻价，发现俄罗斯方面的开价堪称“天价”：不仅购买对接机构技术的设计专利费就要1亿美元，其后引进成熟的技术和现成的产品还要加钱，另外还不排除被搭售其他无关紧要的东西的可能。考虑到今后中国载人航天要建空间站，多个航天器之间的交会对接以及天地往返运输任务也会较频繁，所以我国决定自主研发。

　　但17年前，对接机构要做成什么样子，实现工程化的技术难点在哪里，很多概念都只是停留在模型和图片资料上，一切都是未知数。对标国际先进，我们一开始就提出了采用跨越式发展的思路――研制能与国际空间站相匹配的异体同构周边式对接机构。这种对接机构适应性强、承载能力大，便于航天员在不同飞行器之间自如进出。但与之相应的难题便是重量大、对接初始条件要求严格、构造复杂。

　　为了将这个方案论证清楚，中国航天科技集团公司八院研制团队搜集和查阅了所有能找到的相关资料，在字里行间筛选点点滴滴可用的信息，翻译俄罗斯对接机构的相关书籍。前后收集到的各类资料装满了整整10个大箱子，仅论证报告的撰写就用了3个多月时间。但是，如何把理论转换为设计方案，又如何把方案变成符合工程应用需求的实物，这是一个艰难的过程。摆在面前的第一道难关就是如何模拟太空微重力环境下的对接过程。

　　俄罗斯采用的是“吊挂”方案，即把两个飞行器吊起来，利用钟摆的原理来模拟初始对接过程，但这种方案在稳定性上有很大的局限性。刚开始时，尝试用滑车的方案，但试验下来发现摩擦力太大，无法模拟飞行器在太空中的环境特性。后来，八院科技人员创造性地提出了气浮平台的方案。但这个方案的关键是需要建立两个平整度高和稳定性好的平台，整个平台在任何情况下平面高低起伏不能超过3‰毫米，也就是一根头发丝直径的1/20。通过查询各种资料，发现只有泰山花岗岩才能满足上述要求。于是，科技人员亲赴泰山石矿区，在那里仔细考察了一个多月，终于开采到了两块70多吨重的大石头。接着，又用5个多月的时间加工成两个20吨重的精密平台。在这个平台上，两个8吨重的飞船模型只须用手指轻轻一点就可移动，而且还可以根据实验需要设置各种初始对接条件。俄罗斯专家参观后，不由赞叹：“这是当今世界上水平最高的对接机构试验台。”

　　成功，往往就是最后一小步的坚持。对接机构第一次地面模拟试验时，科技人员准备了3套参数，把所有的零件、部件都准备齐全了。虽然第一次试验就获得了较为理想的成果，但也暴露出设计中的一些问题。例如分离角速度过大的问题就成为一只拦路虎，足足困扰了科研人员一年。角速度是物体转动快慢的一个物理量，手表秒针的角速度是6度/秒。角速度过大，在太空环境中就可能导致天宫一号和神舟八号发生碰撞，甚至不能分开，后果严重。一开始测得的分离角速度是0.2度/秒，这无法满足设计要求。于是科研人员开始了攻关，分析、试验；再攻关、再分析、再试验……但试验结果始终没有大的改观。

　　眼看任务周期一天天临近，如果再找不到原因，将会影响整个交会对接任务的进度。搞科研最大的痛苦在于攻关，而这又是一个精雕细琢的过程，没有任何捷径可走。经过170多次的反复试验、分析和改进，最终科研人员用最严苛的环境条件来模拟，将分离角速度做到了0.1度/秒。2011年11月14日，神舟八号与天宫一号首次成功分离，科研人员一年半的艰辛付出终于获得了令人惊喜的回报，分离角速度实测下来只有0.04度/秒。 　　为了航天员能吃上热菜热饭

　　电源系统对航天器来说，如同人体的心脏和血液一般重要，为航天器源源不断地提供电能，是航天器成败的关键。它吸收太阳的能量，转化成电能，作为航天器上所有设备提供运行的动力，同时又把多余的电能存储起来，以备在没有光照的时候保障航天器仍能正常工作。

　　在天宫一号之前，这颗“心脏”的动力并不算大，神舟六号上的航天员为了节省电能，在天上吃的是冷饭冷菜。最后建成的空间站和其他航天器相比，不仅是体积和试验设备的增加，更要求为航天员提供一个可以长时间工作的舒适环境。为此，必须在天宫一号的供电模式上实现重大突破，采用更大功率的高压母线系统，为后续空间站的顺利实施打下坚实的基础。

　　9年前的一个冬季，作为一支承担了神舟一号至神舟七号电源系统研制任务的团队，天宫一号低轨高压电源系统的关键技术攻关工作责无旁贷地落在了八院科研团队肩上。

　　这是一个全新的课题，国内没有任何相关的研制基础。通过前期的一些调研，科研人员曾乐观地认为低轨高压电源系统的一些关键技术和关键材料是可以通过国际市场购买或借鉴的。可仅仅过了一个春节，一个又一个的问题便接踵而至。首先是俄罗斯的技术合作项目出现了中断，接着是日本将半刚性太阳帆板的关键材料、美国将氢镍蓄电池的关键材料、欧洲将高压元器件相继对中国实施了出口封锁。

　　国外的技术封锁逼迫着研制团队只能通过自主创新研发空间电源技术。5年中，他们除了广泛联合系统内单位，还牵头电科集团、兵器集团、中科院、上海交大、东华大学等国内相关领域最优秀的50多家单位，开展了100多项技术攻关。攻关项目涵盖电子、机械、化学、材料等多个领域。经过艰苦攻关，终于研制出了比国外还要好的玻璃纤维网、离子交换膜、固体润滑剂、高压继电器等近百项新材料、新器件、新技术。

　　2009年6月21日，神舟八号已基本完成了研制任务，可这时却发现原有总体方案有一定的风险。为了解决这一风险，需要将供电能力设计值提升40%。这对电源系统来说是颠覆性的改变。系统、产品和测试设备全部需要重新设计。按照正常程序至少要两年半时间，但留给研制人员的时间只有短短8个月。

　　那次决策会从中午12点开到了第二天凌晨5点，会议室里烟雾腾腾，大家都在思考：这么多新技术要上，还有那么多地面试验都要重新做，8个月的时间能行吗？如果不行，那就意味着其他系统已做好的工作就要停步或放缓，所有协调好的计划节点就要为此更改，我国的交会对接试验势必就要为此而推迟。为了总体方案的可行和不突破最后的节点，经过对技术的充分评估和对进度的反复测算，研制人员最后决定：拼了命也要干成！于是，调度按时间节点倒排计划，计划安排精确到了小时。

　　当拿到计划表时，研制人员不禁感叹：这简直不是给人排的计划！中国航天科技集团公司八院第811研究所集中了所内最优秀的各类资源，全所专家参与论证把关。在这8个月的时间内，除了春节休息两天，所有设计师都吃住在所里，每天工作14个小时以上。为了进一步压缩时间，把原本串行的产品研制改为并行研制，对生产工人实行“三班倒”……就这样，8个月后，终于攻克了这一道难题，产品提前十几天交付总体。

　　筑起中国的“太空家园”

　　从世界载人航天发展的历史经验看，空间站阶段无法回避。空间站是人类向深空进军的重要试验平台，许多关键技术需要在空间站验证。同时，空间站也是开展空间科学实验、造福地球的重要平台。

　　空间站潜在的技术突破和可能取得的重大实用价值得到了世界的认可，建造空间站是通向未来更高更远目标的必由之路。由于多种原因，中国尚未成为国际空间站（ISS）的成员国，但随着天宫一号的发射和未来空间实验室设想的不断实现，我国将会更深入地参与国际空间站的活动。正如美国宇航专家詹姆斯？奥伯格所言，中国载人航天的飞速发展，不仅证明高科技水平日趋提高，也将使其获得与国际空间站完全合作的机会。

　　太空授课的中国航天实力

　　6月20日，王亚平太空授课51分钟实现不间断直播，在普通老百姓看来是科普，背后却是强大的航天实力。

　　授课期间，天宫神舟组合体绕地球飞行半圈多，受地球曲率影响，地面或海面单个测控站对340公里的测控、通讯控制范围很小，如果要保持不间断的通联，理论上需要布设100多个站点，并均匀分布在地表，这在政治和经济上是不可能的。

　　数据中继卫星可以称得上是当今技术含量最高的通讯卫星。稳定无缝的数据传输，主要依靠三颗天链一号数据中继卫星来保障。在36000公里高空运行的中继卫星捕获和跟踪340公里的神舟天宫，需要采用增益高、波束极窄的Ku/Ka波段天线进行通讯，跟踪精度达到0.06度。天线处于复杂的变速运动状态，在转动速度、加速度和角速度上都没有规律，天线的机械驱动机构不仅要精度高，而且要求在恶劣环境下长时间稳定运行；还有天线与卫星的震动耦合问题，数米直径的抛物面天线整体形面误差要低于0.1毫米，这些都是需要克服的技术难题，而中国航天人克服了这些难题，保障了太空授课的完美出境。