下一个十年，「天宫空间站」会成为国际航天的主角吗？

苟胜老师：我非常小的时候看空间站，当时是和平号空间站和国际空间站，觉得这个东西太厉害了，您是什么时候接触空间站的？

苟秉宸：大家对国外空间站的感受差不多，先是和平号空间站，然后是国际空间站。当时空间站对我们来说是一个遥远的梦想。我在上大学的时候，还不知道中国有载人航天这个事情。一直到 2005 年 10 月 15 日，神舟五号成功发射的时候，我们的目光都关注到载人航天。（照片中）这是当时的我，抱着几个月大的儿子看电视新闻，看航天英雄杨利伟首次驾乘神舟五号载人飞船成功飞天。所有人都觉得这是迈出了很重要的一步，但是空间站对我们来说还是很遥远的一个梦。

苟胜老师：当时还有一个征文比赛，我还拿了优秀奖，后来我们自己也有空间站了。请苟秉宸老师介绍一下全世界空间站的发展。

苟秉宸：人类的第一个空间站就是苏联的礼炮 1 号空间站，典型的特征——「单舱单口」，只有一个对接口。能解决航天员进入空间站，但是没有办法补充物资，需要有货运飞船。后来美国利用土星五号，发射了超大尺寸的空间站，也是单舱单口，这就是天空实验室。但是它并不成功，问题很多，只用了半年多时间，后来就再入大气层坠毁了。到了第二代空间站，前苏联的礼炮 6 号和 7 号，这就不一样了，「单舱双口」，可以同时对接载人飞船以及货运飞船。

第三代空间站是「多舱积木式对接」，它的代表就是和平号空间站。

加上国际空间站，中国的天宫空间站并不是全世界第 3 个，而是第 11 个空间站，而且这还没有算天宫 1 号和天宫 2 号。天宫 1 号是目标飞行器，主要解决交会对接问题。天宫 2 号是小型的空间实验室，解决长期驻留的问题，为后来空间站建设打下了很好的技术基础。

第四代就是「桁架挂舱式」，目前只有国际空间站。总体来看它是大的十字型结构，纵向上也是多舱段对接，上半部分是俄罗斯的，下半部分是欧、美、日、加拿大的。横向的桁架结构如果去掉，呈现出来的构型跟天宫空间站有点像，但是舱段多，毕竟有大小 16 个国家的舱段。中国的天宫空间站是一个国家，花费一年半时间建成一期工程。国际空间站是 16 个国家花了 12 年时间全面建成。空间站主要是做太空实验室，是要干活的，这样的话，实验机柜的数量非常重要，中国空间站一期是 90 吨级的，配置 23 个实验机柜，国际空间站 420 吨，配置 32 个机柜，我们的空间站机柜占比，是最高的。

苟胜老师：人均空间占有率最高。也就是说四代空间站，第一代是单舱单门，第二代是单舱双口，中国的空间站介于第三代和第四代空间站，既有一些桁架也有一些舱段对接。

苟秉宸：中国空间站是多舱对接，一般被认为是第三代空间站。我们空间站研制的时候，把高性能太阳翼用精巧的桁架结构布置在两个实验舱的端部，避免了和平号空间站多个太阳翼互相遮挡发电效率低影响空间站寿命的 BUG。严格讲，天宫空间站是三代半。空间站的划代和对接方式与构型有关，和先进程度没有必然联系。

苟胜老师：之前我做了空间站的节目，所以做了很多功课，发现空间站的项目在 921 项目里，921 是载人航天工程，从一开始瞄着载人航天空间站来的，能不能介绍一下过程？

苟秉宸：921 工程是中国载人航天工程的秘密代号，现在不是秘密了，今年刚好是 921 工程 30 周年，很有纪念意义。92 年之前，航天科技工作者们就进行了充分的论证，最终报请党中央通过了「三步走」的发展战略。三步走每一步的具体内容非常复杂，为了便于理解，我们简化一点，以产品为典型代表。第一步是神舟飞船，第二步是天宫实验室，第三步就是空间站。

苟胜老师：三步走里，西工大参与了很多，比如神舟 5 号的时候，航天学院有所参与，您主要参与了什么？

苟秉宸：2005 年底，我们走进了北京航天城，给神舟飞船包括天宫 1 号的总设计师和主任设计师们做培训，给他们讲工业设计有多么重要。当时有一个大的背景，神舟 1 号-4 号没有载人，是无人飞船。神舟 5 号是非常大的飞跃，第一次实现载人，但航天器没有做过专业的工业设计和人机工效，杨利伟在飞船里的舒适度和人机关系不太好，所以到神舟 6 号航天部门就在找这方面的合作伙伴，我们又想做也能做。到了神舟 7 号任务，我们开始介入，参与了出舱航天服气液控制台的工业设计，参加飞船设计是神舟 8 号，但是很遗憾，神八任务没有载人，主要是检验它和天宫一号的自动交会对接。神舟 8 号发射的时候，我去英国作了一年访问学者，没赶上现场看发射。回国之后，赶上神舟 10 号的发射任务。当时想着就一次机会去现场，全国号称有 30 万航天科技工作者，很多人直接参与飞船研制，高校属于协作单位，研究主体还是航天院所。我能够有机会去现场看已经非常知足，而且非常感恩，没想到后来还会有这么多机会。神舟飞船之后接着参与了天宫 1 号，天宫 2 号，以及空间站核心舱和二号实验舱的设计。

苟胜老师：中国空间站不是一开始设计成这样的，是怎样一步一步转变成这样的？

苟秉宸：中国空间站 2010 年国家正式立项，我们开始参与空间站的设计工作是在 2007 年。严格讲，没有任何一位中国的航天科技工作者和航天员亲眼见过空间站长什么样，因为我们一直被排斥在外。这时候要做一个跟中国经济技术发展水平相当的空间站，设计成什么样，我们早期参考比较多的还是和平号空间站。和平站的放射状构型造成太阳翼拥挤遮挡，带来发电量不足的最大 Bug。我们放弃了这种围绕一个节点舱的放射状构型，提出了平面式的可拓展构型，把天顶方向的一个对接口设计成了航天员的备份出舱口，经过不断的迭代优化，形成了今天大家看到的 T 字型构造方案。我们的光伏产业在全球范围内还是数得上的，发电率超过 30% 的三结砷化镓薄膜太阳翼技术用很小的结构代价就解决了困扰空间站的发电问题。目前，天宫空间站的发电效率、可扩展性，包括零重力的实验面积是不亚于甚至超越国际空间站的。

苟胜老师：明年后年要发一个巡天望远镜，原来是放在梦天舱的，后来觉得不方便。

苟秉宸：巡天光学舱是与天宫空间站共轨伴飞的独立航天器。原设计放在梦天舱里有很多限制，如果单独做一个舱，观测自由度很高，可以怼天怼地怼空气。如果放在梦天舱，舱体开口朝向天顶方向，没有办法转向其他观测角度。现在这个伴飞方案是让人拍手叫绝的中国智慧，不但解决了观测角度的问题，而且也解决了空间站组合体震动影响观测精度的问题

苟胜老师：一期工程算是完美收官了，科普资料会讲天空空间站内部可用空间是 110 立方米，重量八九十吨，这样的量级比国际空间站小很多，因为国际空间站加压面积是 900 的立方米，真的小那么多吗？

苟秉宸：我们是可用空间，航天员可触可达的空间。国际空间站的数据口径，讲的是加压空间。我们空间站三个大舱，每一个都是 21 世纪人类发射的最大单体舱段，都是 23 吨级的。按照国际空间站同一标准，按圆柱体的体积就能测算出来我们空间站的加压体积，这样的水分很大，没有实际意义。

苟胜老师：我们说的 110 立方米，把家具家电硬装软装之后的空间，但是 900 多平方米是毛坯房的空间，真正比起来，大概是 3 倍左右。

苟秉宸：到不了 3 倍，2 倍半，甚至 2 倍。因为我们的舱大，而且实验舱的长度也比较长。如果建二期，不是简单打天和二号，问天二号和梦天二号，内部肯定要改装，二期建成后天宫空间站肯定会超越国际空间站，希望二期尽快变成现实。

苟胜老师：我们是同一个国家搞的，所以集成化程度更高。

苟秉宸：非常高，我们有货运飞船、神舟飞船、一个核心舱，两个实验舱，对接标准是唯一的。国际空间站，美俄舱段加了 4 个转接口，浪费太大。俄罗斯的对接口直径小一些，美国的对接口直径更大一些。因为美国当时有航天飞机，可以运输这些舱段，在机械臂的辅助下实现对接，所以欧美日的舱段不带动力，我们的大舱段都是自带动力，可以自己飞行和实现对接。

苟胜老师：而且现在的天宫也有货物舱，可以往外放货，不需要舱外行走实现往外拿东西的动作。

苟胜老师：我们也知道您在天宫空间站和神舟飞船研制过程中，参与了大量的工业设计，作为高校来说，在未来的中国航天的发展上，包括空间站的建设上，我们还有哪些能做的，或者说未来还有什么航天项目，您希望展一手的。

苟秉宸：首先是空间站二期，二期考虑 17 个国家的科学实验要上，所以要根据需求重新设计，但是不会有新的大布局的变化。从今年开始，随着空间站一期工程的收官，中国航天会进入重点工作的转段，目标直指 2030 年的载人登月。中国人要踏上月球，时间会比预期的早一点，以前制约我们的因素主要没有大运载，没有重型火箭。嫦娥 5 号如此成功，我们发现万事俱备，只欠重型火箭。目前制约我们前进脚步的关键技术问题基本上都已经解决了。

苟胜老师：载人登月的火箭方案是三个 5 米直径的方案绑在一起，很多朋友可能认为阿波罗认为是大火箭，因为当时没有对接技术，需要把所有的东西一次性打上去，现在可以进行自动的交汇对接，哪怕没有新的火箭，可以把东西打到月球上，然后再进行登月。在最后，您有没有对未来工作的畅想或者对中国航天的希冀。

苟秉宸：高校是协作单位，并不是航天器研制的主体，我们的工作是把航天器研制中遇到的困难问题解决掉。非常有幸，过去 17 年，我们参与了神舟飞船、天宫实验室、天宫空间站等载人航天器的工业设计与人机工效工作。未来我们希望能参与进一步的登月等任务。

党的二十大报告有非常明确的目标，2035 年初步建成世界航天强国，2050 年建成世界航天强国。世界航天强国是有指标和标志的，能不能载人登月，能不能在火星上取样，能不能把人送上火星。中国航天以前是小步快跑，现在进入了快速的腾飞期，以前的梦想一个一个变成现实，未来已来，我们希望所有人仰望星空，航天不仅是技术，还有背后的精神。

我们离航天强国还有多远？