天宮一號
天宮一號是中華人民共和國的一個實驗性軌道飛行器[4]，重達8.5噸，設計壽命為兩年。天宮一號於北京時間2011年9月29日21時16分3.507秒發射升空，2016年3月21日停止運行，2018年4月2日8時15分左右再入大氣層，墜入南太平洋中部區域。[5]
 中國空間實驗室示意圖 | |
| 任務類型 | 空間交會對接、空間試驗 |
|---|---|
| 運營方 |  中國載人航天工程辦公室 |
| 國際衛星標識符 | 2011-053A |
| 衛星目錄序號 | 37820 |
| 航天器屬性 | |
| 航天器 | 天宮一號目標飛行器 |
| 航天器類型 | 試驗飛行器 |
| 製造方 | 中國航天科技集團公司 |
| 發射質量 | 8,506公斤（18,753磅）[1] |
| 任務開始 | |
| 發射日期 | 北京時間2011年9月29日21時16分03.507秒 |
| 運載火箭 | 長征二號F/T1運載火箭 |
| 發射場 | 酒泉衛星發射中心 921發射工位 |
| 任務結束 | |
| 丟棄形式 | 大氣層再入 |
| 停用日期 | 2016年3月21日[2] |
| 離軌日期 | 2018年4月2日[3] |
| 著陸地點 | 南太平洋 |
| 軌道參數 | |
| 參照系 | 地心 |
| 軌域 | 低地球軌道 |
| 近地點 | 290公里（180英里） |
| 遠地點 | 317公里（197英里） |
| 傾角 | 42.8555° |
| 週期 | 90.6分鐘 |
2011至2013年間，中國相繼發射了神舟八號、神舟九號、神舟十號飛船[6]，與天宮一號交會對接[7]。其中，神舟八號於2011年11月1日發射，並於11月3日和14日兩次成功與天宮一號對接。[8][9]2012年6月18日中午，神舟九號攜三名宇航員與天宮一號對接成功，宇航員成功進入到天宮一號內部。2013年6月中國首次執行的應用太空任務神舟十號發射，第二次有組員訪問太空站，兩次的駐守任務超過了本身最初設定的對接試驗目標甚多。
2016年3月21日，中國載人航天工程辦公室宣布天宮一號在完成各項在軌試驗後，已超前完成其與其他天宮系列的歷史任務，不過其功能突於近日失效並終止了數據連接，將落入地球大氣層燒毀。[10][11]而其原定執行後續任務，亦將暫時由天宮二號取代，同時為了加緊時間，後繼者天宮二號改以天宮一號的備份器為基礎快速開發，並於2016年9月升空替補。2018年4月2日8時15分左右，天宮一號落入大氣層，落區位於南太平洋中部區域，絕大部分器件在落入大氣層的過程中燒毀。[12]
概要
天宮一號作為一個目標飛行器，有別於空間實驗室或太空站核心艙和實驗艙，其目的只是作為其他飛行器的接合點，並不會長時間逗留太空。天宮一號設計飛行壽命為兩年，而實際飛行了四年時間，超過了本身的計畫許多。2011年11月3日，神舟八號與天宮一號於凌晨1時36分完成對接，是中國太空史上第一次太空飛行器對接，也使中國成為繼蘇聯（俄羅斯）、美國後的第三個完成太空對接的國家。
任務歷程
發射準備
2011年6月中旬開始，「天宮一號」目標飛行器及相關飛行產品陸續進入酒泉衛星發射中心[13]。6月29日，「天宮一號」進入發射場，並順利開展各項測試工作。[14]2011年7月24日，中國《解放軍報》報導，用於發射「天宮一號」目標飛行器的「長征二號F」運載火箭已抵酒泉衛星發射中心，飛行任務參試人員等已集結載人航天發射場，目前，各項準備工作進展順利。為達成交會對接任務，「長征二號F」運載火箭共進行近170項技術更改，其中有5項技術是首次使用。
2011年8月17日，「長征二號丙」運載火箭在酒泉衛星發射中心發射「實踐十一號04星」，任務失敗。受此影響，「天宮一號」測試工作暫停，原定於8月底的發射被推遲。長征二號丙火箭失利原因查明後，對發射天宮一號的「長征2號F」火箭在內的同系列火箭進行了相應改進。9月19日，「長征三號乙」運載火箭在西昌衛星發射中心成功發射「中星1A」衛星，證明改進措施有效。自9月10日起，暫停的發射場區測試工作重新啟動，各項工作進展順利。天宮一號由原定的8月底推遲至9月底發射，對11月初發射神八飛船，並實施首次交會對接任務，不會造成影響。[13]
2011年9月21日，中國載人航天新聞發言人宣布，天宮一號將於9月27日至30日擇機發射。[15]2011年9月25日，酒泉衛星發射中心負責人表示，在27日和28日兩天，因為天氣原因不適合進行航天發射，所以天宮一號發射窗口將在29日和30日之間進行選擇。
飛行器發射
2011年9月29日，中共中央總書記胡錦濤等中共中央政治局常委親臨觀看發射實況，其中胡錦濤等七位常委在北京航天飛行控制中心觀看實況，溫家寶和賀國強則前往酒泉衛星發射中心觀看發射。[16]北京時間21時16分3.507秒由長征二號F改進型運載火箭成功發射升空。[17][18]這也是長征二號F改進型運載火箭首次發射。
軌道控制
2011年9月31日凌晨1時58分，「天宮一號」繞地飛行了四圈，到達近地點時順利進行了第一次變軌，開機時長是32.3秒。2011年9月30日16時9分，在北京航天飛行控制中心精確控制下，天宮一號成功實施第二次軌道控制，近地點高度由兩百公里抬升至約362公里，順利進入在軌測試軌道。
2011年10月1日，天宮一號環境控制和生命保障系統啟動，轉入自主運行。[19]2011年10月10日，天宮一號升空後首次對外發布太空中的照片。圖片為其自身攜帶攝像機拍攝，其中可以看到天宮一號資源艙外表的局部和中繼衛星天線。[20]
太空對接測試
2011年11月3日，神舟八號與天宮一號於三日凌晨1時36分完成對接，是中國太空史上第一次太空飛行器對接，也使中國繼前蘇聯（俄羅斯）、美國後，成為第三個完成太空對接的國家。[21]2011年11月14日19時28分，天宮一號目標飛行器與神舟八號飛船交會對接機構順利解鎖，組合體成功分離，神舟八號飛船緩緩撤離至一百四十米停泊點。20時00分，在北京航天飛行控制中心的精確控制下，天宮一號與神舟八號成功進行第二次交會對接。這次對接試驗成功，進一步考核檢驗了交會對接測量設備和對接機構的功能與性能，獲取了相關數據，達到了預期目的。[9]
2012年6月18日14時14分，在完成捕獲、緩衝、拉近和鎖緊程序後，神舟九號與天宮一號緊緊相牽，中國首次載人交會對接（自動交會對接）取得成功。對接完成、兩飛行器形成穩定運行的組合體後，航天員於17時左右進入天宮一號目標飛行器。[22]2013年6月24日，神舟九號航天員駕駛飛船與天宮一號目標飛行器順利對接，中國首次空間手控交會對接試驗成功。這意味着，中國完整掌握了空間手控交會對接技術，具備了以不同對接方式向在軌飛行器進行人員輸送和物資補給的能力。[23]
短期在軌生活和科研
天宮一號與神舟九號第一次組合體飛行期間，天宮一號完成了所有預期目標，但太空人也將短期駐留六天，開展載人環境維護操作、在軌航天醫學實驗和更換維修性試驗等工作。[24]2012年6月16日17時6分，景海鵬開啟了天宮一號實驗艙的艙門。景海鵬與劉旺於17時7分相繼進入天宮一號。在此期間，劉洋在返回艙值守。十幾分鐘後，劉洋也進入天宮一號實驗艙。
2013年6月18日，首次應用性太空任務神舟十號出發，航天員駕駛飛船與天宮一號目標飛行器順利對接，航天員進入到天宮一號內部，將開展為期十五天的在軌生活和科研活動，並超量完成了本身的一些任務，此時其實已經完美達成了歷史使命。2013年6月20日，中國航天員王亞平在天宮一號上進行了首次五十分鐘的太空授課。
天宮一號實驗艙內有不少電子設備。為了保證安全，飛行器內部氣密隔艙，採用了大量圓角設計，避免太空人與艙壁碰撞而受傷。天宮一號內每個區域旁邊，都設有數量不等的手腳限位器，總數達到三十餘個，每個長約二十厘米，採用錦絲帶材質的手腳限位器設置在艙壁四周。這種小型裝置可以讓太空人在失重飄移狀態下，固定太空人。
再入地球
數據連接中斷及墜落燒毀
2016年3月21日，中國載人航天工程辦公室宣布，天宮一號在超期服役兩年半、完成各項在軌試驗後，其功能於近日失效，數據服務正式終止。[25]
經北京航天飛行控制中心等機構監測分析推測，2017年10月至明年2018年3、4月初左右會進行墜落，西方媒體報道稱絕大部分器件在再入大氣層中被燒毀不至於到傳言中的危險[26]，同年4月2日8時15分左右，發現天宮一號目標飛行器已再入大氣層，落區位於南太平洋海域燒毀[27][28]。
| 天宮一號軌道高度變化一覽 (km) | |||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 日期 (北京時間) |
平均高度 | 近地點 | 遠地點 | 傾角 | 參見 | ||
| 2017年3月20日 | 348.3 | 334.8 | 361.8 | 42.8 | [1] （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館） | ||
| 2018年1月7日 | 281.3 | 265.1 | 297.4 | 42.77 | [2][失效連結] | ||
| 2018年3月14日 | 240.8 | 233.4 | 248.2 | 42.68 | [3][失效連結] | ||
| 2018年3月15日 | 239.5 | 232.5 | 246.5 | 42.67 | [4][失效連結] | ||
| 2018年3月16日 | 237.8 | 231.0 | 244.7 | 42.66 | [5][失效連結] | ||
| 2018年3月17日 | 235.9 | 229.3 | 242.6 | 42.66 | [6][失效連結] | ||
| 2018年3月18日 | 233.8 | 227.3 | 240.4 | 42.65 | [7] （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館） | ||
| 2018年3月19日 | 231.8 | 225.4 | 238.2 | 42.65 | [8][失效連結] | ||
| 2018年3月20日 | 229.3 | 222.9 | 235.8 | 42.65 | [9] （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館） | ||
| 2018年3月21日 | 227.0 | 220.3 | 233.6 | 42.64 | [10] （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館） | ||
| 2018年3月22日 | 224.8 | 217.8 | 231.8 | 42.64 | [11][失效連結] | ||
| 2018年3月23日 | 222.4 | 215.1 | 229.6 | 42.64 | [12][失效連結] | ||
| 2018年3月24日 | 219.4 | 211.6 | 227.2 | 42.65 | [13][失效連結] | ||
| 2018年3月25日 | 216.2 | 208.1 | 224.3 | 42.65 | [14][失效連結] | ||
| 2018年3月26日 | 212.0 | 203.9 | 220.0 | 42.65 | [15] （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館） | ||
| 2018年3月27日 | 207.7 | 199.2 | 216.3 | 42.66 | [16] （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館） | ||
| 2018年3月28日 | 202.3 | 193.9 | 210.8 | 42.67 | [17][失效連結] | ||
| 2018年3月29日 | 196.4 | 188.5 | 204.3 | 42.67 | [18] （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館） | ||
| 2018年3月30日 | 189.5 | 181.8 | 197.2 | 42.68 | [19] （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館） | ||
| 2018年3月31日 | 179.0 | 171.8 | 186.2 | 42.69 | [20][失效連結] | ||
| 2018年4月1日 | 167.6 | 161.0 | 174.3 | 42.70 | [21] （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館） | ||
| 2018年4月2日 | 132.75 | 130.9 | 134.6 | 42.70 | [22] （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館） | ||
組成
天宮一號飛行器長十點四米、最大直徑3.35米、重量約8.5噸。
天宮一號內部分為兩個艙，包括了為航天飛行提供動力資源艙，也作為了航天員生活工作的密封艙。並在前半部分附設一個臨時性質的實驗艙，前端有一個對接機構，還有一些實驗袋，可進行一些醫學、再生生保實驗等，原型並做為天舟號貨運飛船的前身[4]。
交會對接
- 2011年11月3日，神舟八號與天宮一號於3日凌晨1時36分完成對接，是中國太空史上第1次太空飛行器對接。[29]
- 2011年11月14日19時28分，天宮一號目標飛行器與神舟八號飛船交會對接機構順利解鎖，組合體成功分離，神舟八號飛船緩緩撤離至140米停泊點。20時00分，在北京航天飛行控制中心的精確控制下，天宮一號與神舟八號成功進行第二次交會對接。這次對接試驗成功，進一步考核檢驗了交會對接測量設備和對接機構的功能與性能，獲取了相關數據，達到了預期目的。[9]
- 2012年6月18日14時14分，在完成捕獲、緩衝、拉近和鎖緊程序後，中國完成首次載人交會對接（自動交會對接）。對接完成、兩飛行器形成穩定運行的組合體後，航天員將於17時22分進入天宮一號目標飛行器。[22][30]實際上，航天員於17時07分陸續進入天宮一號飛行器，早於原定時間。
- 在組合體飛行6天後（6月24日），神九和天宮一號將再次分離，在航天員的手動控制下完成第二次交會對接。6月23日，中國載人航天工程新聞發言人宣布，經任務總指揮部研究決定，天宮一號與神舟九號手控交會對接計劃於6月24日12時38分實施，航天員將手動控制神舟九號飛船完成與天宮一號的交會對接任務。[31]
- 2012年6月24日，神舟九號航天員駕駛飛船與天宮一號目標飛行器順利對接，中國首次空間手控交會對接試驗成功。這一操作是由43歲的航天員劉旺實施的。12時許，他通過手柄控制飛船的姿態、速度和方向，使神舟九號從140米外向天宮一號緩緩接近，最終成功捕獲天宮一號。[23]
- 2013年6月11日17時38分，神舟十號發射升空，17時48分飛船成功進入預定軌道。
- 2013年6月13日13時18分，神舟十號飛船與天宮一號目標飛行器對接機構鎖緊，二飛行器形成組合體，成功實現自動交會對接[32]。
- 2013年6月13日16時17分，神舟十號飛船航天員成功開啟天宮一號艙門，聶海勝、張曉光、王亞平以漂浮姿態入駐天宮一號[33]。進行為時12天的短期的有人照管實驗，期間進行了包括空間授課，這將是繼奮進號之後，世界第二次空間授課，由王亞平主講。
- 2013年6月23日8時26分，三名航天員進入神舟十號飛船，神舟十號飛船與天宮一號目標飛行器分離，準備進行手動交會對接[34]。
- 2013年6月23日10時00分，神舟十號飛船與天宮一號目標飛行器對接環接觸。
- 2013年6月23日10時07分，神舟十號飛船與天宮一號目標飛行器對接機構鎖緊，二飛行器形成組合體，成功實現手動交會對接。
參考文獻
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外部連結
- 天宮一號與神舟八號交會對接任務專題——中國航天科技集團公司（頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）
- 天宮一號神舟八號空間交會對接任務專題 - 新華網 （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）
- 中國首次載人交會對接任務專題——中國航天科技集團公司 （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）
- People's Daily Online, Shenzhou-9 Panoramic Report（頁面存檔備份，存於網際網路檔案館） news archive (accessed 2012-06-26)
- 天宮一號與神舟十號載人飛行任務 - 中國航天科技集團 （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）