文章转载自“空天大视野”
航天技术专家 黄志澄
神舟十三号的航天员
2021年4月29日，核心舱“天和”号发射升空，并顺利入轨，中国空间站建设的大幕就此开启。5月29日，“天舟二号”货运飞船发射成功，30日5时完成快速对接。6月17日9时22分，长征二号F遥十二运载火箭成功发射了神舟十二号载人飞船，顺利将聂海胜、刘伯明、汤洪波3名航天员送入天和核心舱。神舟十二号航天员乘组在轨进行了二次出舱活动。9月16日神舟十二号载人飞船撤离空间站组合体；9月17日13时30分许，神十二返回舱在东风着陆场安全降落 。9月20日，长征七号遥四运载火箭成功发射了天舟三号货运飞船，、与天和核心舱及天舟二号组合体完成交会对接。现经任务总指挥部研究决定，瞄准北京时间10月16日00时23分发射神舟十三号载人飞船，飞行乘组由航天员翟志刚、王亚平和叶光富组成，翟志刚担任指令长。
神舟十二号任务首战告㨗,神舟十三号任务承前启后，为中国空间站的建设和运行打下扎实基础，从而必将改变世界载人航天的格局。
神舟十二号任务首战告㨗
空间站工程是迄今为止我国最复杂的航天系统工程。我国空间站的发展分成技术验证、组装和运行等三个阶段。根据任务安排，我国将实施一系列飞行任务，于2022年前后建成在轨稳定运行的空间站。
中国空间站的艺术图
与国外比，中国空间站起步较晚，但具有后发技术优势。为实现建造空间站的目标, 中国空间站在构型布局上进行了精心设计，以保证空间站具备更强大的科学和应用能力。在舱段外安置了外置平台以确保空间站能够进一步扩大。中国空间站采用了许多创新新技术，如30%以上的光电转化效率的太阳能技术、高比冲电推进技术、高闭合度环控生保技术等。可以说，中国空间站的能力处于国际前列。
神舟十二号载人任务是空间站关键技术验证阶段的第四次任务，也是空间站阶段的第一次载人任务。神舟十二号载人任务的主要目的是，进行空间站建设和运行关键技术的在轨验证，为后续任务积累经验。通过三个月的努力，神舟十二号载人任务已经全部完成，其主要贡献是：
1.进一步验证了我国载人天地运输系统的功能和性能。改进后的长征二号F-12远程火箭提高了可靠性和安全性；神舟十二号载人飞船增加了自主快速交会对接、径向交会对接和180天在轨对接能力，完善了返回技术，进一步提高了着陆精度，并首次启动了载人飞船应急救援任务模式。
2.全面验证航天员长期驻留的保障技术。神舟十二号航天员在轨道上工作生活三个月后，对航天员长期太空飞行的各种保障技术，如再生生命保障、空间站物资供应、航天员健康管理等进行了有效检验。
航天员刘伯明的首次出舱活动
3.航天员在机械臂的支持下，进行了两次长时间的出舱活动，并在舱外进行了设备安装、维修、保养等操作。这不仅顺利完成了舱外建设任务，而且在轨验证了航天员与机械臂共同完成舱外活动和舱外作业的能力。
4.着陆场已从内蒙古四子王旗调整到了东风着陆场，这次任务全面考验了东风着陆场的搜救能力。
5. 空间站是一个复杂的大型系统工程。这次任务考验了我国有进度要求的高密度发射技术，以及天地一体化的空间站运行技术和管理技术。
凡事开头难。神舟十二号载人任务的首战告㨗，为我国空间站的建设开了一个好头，为今后我国空间站的建设和运行，奠定了基础。
神舟十三号任务承前启后
神舟十三号载人任务的亮点是什么？它有何重大意义 ？神舟十三号的航天员按计划将在轨驻留6个月，在这6个月时间里面，主要的工作还是要进一步验证空间站建造和运营的关键技术。这次任务的亮点是：
1.载人飞船与空间站核心舱的快速交会和径向对接技术。
2.航天员长期驻留的保障技术和空间站核心舱各系统长达六个月时间的高可靠性。
3.进行2-3次出舱活动，安装大小机械臂双臂组合转接件及悬挂装置。在出舱活动当中，要要进一步验证与航天员、航天服，机械臂在内的与出舱活动相关的技术。神舟十三号乘组进驻天和核心舱之后的一项重要试验任务，就是利用机械臂捕获天舟二号货运飞船并进行转位试验，为明年神舟十四号任务期间的实验舱转位工作打下基础。神舟十三号任务还要进行我国女航天员首次的出舱活动。
4.开展相关的微重力物理和航天医学的科学实验。
5.利用空间站进行面向大众的多样化的航天科普活动。
2022年，我国空间站将全面进入在轨建造阶段，规划了六次飞行任务，包括两个实验舱的发射，两艘神舟载人飞船的发射，还有两艘货运飞船的发射。通过这六次发射任务，完成中国空间站的在轨建造，转入运行阶段。
由此可见，神舟十三号号的任务是在我国的空间站建设中起到了承前启后的作用。神舟十二号的航天员出色地完成了任务，特别是完成了出舱活动和其他的多项技术实验，但是从完成空间站建设的角度，仅仅是开始。航天员由于条件限制只在轨三个月的时间，这对于明年的建设和今后繁重的空间站的科学技术试验来说，三个月的在轨时间还不能满足全部要求。因此，柛舟十三号的号将航天员把在轨时间延长到六个月是完全必要的，以后可能还会进一步的延长航天员的在轨时间。此外，为了更专业地进行太空科学试验，今后还会送经过训练的科学家或载荷专家进入中国空间站。
航天员王亚平在太空授课
神舟十三号为何要有女航天员？它有何挑战 ？这次神舟十三号飞船将送一位女航天员王亚平到达中国空间站，在轨工作六个月，这在中国载人航天发展的历史上，将留下一个重要的印记。女航天员在空间站工作有什么意义呢？妇女能顶半个天，空间站本来就是试验人类在太空中长期生活、工作的能力，没有女航天员参加，就不可能全面完成这个任务。而女性的细心和耐力，将和男航天员共同完成重要任务，男女搭配，干活不累。假如说空间站的一个重要任务，就是为了人类星际移民做准备，那么未来的移民一定要有女性公民的参与。当然女航天员长期在太空，由于辐射也会碰到一些自己特有的生理问题，因此也为航天医学的研究打开了一个新的领域。为了保障女航天员在空间站的生活与工作，天舟三号已经运去了女航天员专用的出舱航天服和女姓的卫生用品和化妆品。
为什么我们接着在神舟十二号返回地面以后𣎴久就要发射神舟十三号呢？首先，空间站的主要任务是研究人在太空长期生活和工作的适应能力，应该充分利用空间站提供的宝贵时间。其次，前苏联的和平号空间站都是长期有人的，国际空间站也没有出现过航天员不在的空挡期。由于空间站在离开地面400多公里的地球的轨道上运行，它面临着太空辐射、失重和温度剧烈变化，并可能与太空碎片和陨石相撞的环境。因此，空间站及其各个部件在太空的性能和地面上的情况有所不同。因此，空间站本身的维护检修和科学试验设备的操作，必须有人值守。虽然，近年来随着人工智能的技术和虛拟现实技术的发展，也有人提出过为了减少空间站的运行成本，空间站可以采取短期有人、长期无人的运行模式，但是实践征明，在当前的技术水平下，还下不能保证空间站能够较长期地无人稳定运行。
世界载人航天将进入“三国时代”
国际空间站
当前，世界载人航天一方面正在向月球、火星等深空的目的地挺进，另一方面仍在深化地球轨道空间站的科技实验，并向着商业化的方向前进，为太空经济的主战场注入新的动力，并为人类的载人深空探测打下基础。从历史上来看，前苏联和美国曾经是载人航天的两𠆤主力，苏联在空间站技术方面一度领先。在冷战结束以后，美国和俄罗斯并联合其他的十多个国家建设了国际空间站。由于美国的反对，国际空间站在建设和运行时，始终将中国排斥在外，这也是我国要独立自主建设空间站的一个重要原因。当前，具有后发优势和技术创新的中国空间站，正在自主快速建设，而其国际合作也已取得了重大进展。中国载人航天工程办公室已与俄罗斯、德国、法国、意大利、巴基斯坦等国家的航天机构，以及联合国外空司、欧空局等航天组织签署了合作框架协议，开展了多种形式的合作与交流。早在2019年6月我国就宣布，来自17个国家的9个项目成为中国空间站科学实验首批入选项目。中国空间站的建成，将为开展包括航天员联合飞行在内的更广泛的国际合作，提供更好的平台。由此可见，中国空间站必将改变世界载人航天的格局。
空间站的发展有其深刻的国际政治背景。美国战略与国际研究中心（CSIS）航空航天安全项目主管哈里森称，中国是美国在航天领域的最大竞争对手。他说，“这场竞赛的真正目标是看谁能建立起最广泛和最强大的联盟”；“哪帮国家未来十年在航天领域成为主导联盟，哪帮国家就将为接下来的太空商业和探测活动制定事实上的规范。”
无疑，国际空间站在2024年以前是会正常运转的，但由于国际空间站的寿命已经超过了设计寿命，所以它会出现很多的部件老化问题。比如最近俄罗斯舱段就出现了裂纹问题。但是这样一个大型空间基础设施，必定要尽量延长它的寿命，以提高它的使用价值。据报道，美国宇航局（NASA）会让国际空间站尽可能运行到2028年或2030年。从国际空间站的构型来看，也存在这种可能性。
从现在美国NASA的计划来看，在SpaceX公司大幅度降低航天运输系统费用的基础上，正准备大力推进国际空间站的商业化。商业化的途径主要是两种，一种是实现太空旅游，允许私人游客进入空间站，并且要支付较高的费用。第二种方法是在空间站上进行的科学试验项目需要支付一定费用，这样做可以增加空间站收入，而且可以激发创新活力，因为只有那些具有商业前景的创新项目，才愿意付高昂的费用到空间站上进行科学实验。除此以外，美国还正在鼓励发展商业的空间站和建设太空酒店，但这些可能要在2030年后才能够实现。
今年6月我国开始建设中国空间站后，其明显的优势和创新，引起美国各界的广泛关注。工业界和NASA一个咨询委员会的成员，都敦促该局要确保商业性空间站能在国际空间站于本年代末退役之前启用。NASA正在对其载人航天部门进行机构调整，称此举将有助于其推进送人重返月球和登临火星，同时支持太空的持续商业化和国际空间站上的研究。9月21日NASA布要将眼下的载人探测与运行任务署（HEOMD）拆分成两个新机构，即探测系统研制任务署（ESDMD）和空间运行任务署（SOMD），这是美国不会在2030年前放弃国际空间站的重要信号。
俄罗斯“ROSS”空间站的设想
俄罗斯今年也宣布要在2026年开始建设自己的更智能更高效的空间站。在已经公布的方案中我们看到，俄罗斯的“ROSS”空间站分为两个阶段，第一阶段由2个动力舱、1个节点舱和1个扩展气闸舱组成。在第二阶段，会增加2个实验舱、1个扩展舱和1个外部试验平台，预计完成时间是2030年。目前国际空间站的轨道倾角为51.6度，中国的天宫空间站轨道倾角为42度，而俄罗斯的新一代空间站的轨道倾角预计为71.6度，也有传闻说可能会干脆打造一个倾角为97度的极地轨道空间站。极地轨道空间站虽然可以提高太阳能电池板的效能，但同时也降低了空间站的国际合作价值。2021年9月29日,普京召开视频会议，就俄罗斯航天工业发展问题听取了俄罗斯高层领导的报告。普京说：“众所周知，我国积极参与国际空间站的活动。俄罗斯舱段正在进行大规模的研究工作。根据现有协议，国际空间站应于2024年结束，尽管可能延长空间站的寿命，未来我们应超越前十年的视野，考虑到深空探测领域新的挑战，以及国家基础设施发展和开发我们广袤土地（包括北极地区）的计划。我们的专家已经在研究建造一个俄罗斯空间站的想法。我今天请你们告诉我这个项目进展如何。”会后，普京决定将未来三年俄罗斯航天预算每年削减16%。2022年预算仅29亿美元，比今年减少5.57亿美元。普京批评俄航天局未能达到既定目标，如2020年没完成83个航天项目中的30个。他要求必须提高俄罗斯火箭的可靠性，研制俄罗斯版的重复使用火箭，以应对国际市场特别是来自SpaceX公司的竞争。目前 ，我们还不知道普京对“ROSS”空间站最后的决定。由此可见，俄罗斯已经决定建设自己的空间站，但何时退出国际空间站，何时开始建设自己的空间站，目前还有一定的不确定性，其中涉及到俄罗斯的国力和俄罗斯与美国的博弈。
这里我们注意到，由于前一阶段俄罗斯全力参加国际空间站，而现在中国空间站却即将建成，因此，中俄错过了在空间站方面全面合作的机会。今后俄罗斯和中国在空间站的合作上，将会互派航天员上对方的空间站和交换科学试验的机会。
由此可见，由于空间站在载人航天发展中的重要地位，中国空间站将改变世界载人航天的格局，由此，世界载人航天将进入“三国时代”。