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2016/9/15 央视财经
“天宫二号”发射时间确定：今天22时04分发射“天宫二号”空间实验室。作为我国首个真正意义上的太空实验室，“天宫二号”空间实验室将开展十四项空间科学和应用实验。不仅如此，与实验有关的各种设备可谓是既富科幻色彩，又不失使用价值。例如“空间冷原子钟”，光是听一听名字就觉得很厉害了……
“天宫二号”长啥样？
△“天宫二号”资源舱
△“天宫二号”实验舱
△“天宫二号”整体外观
“天宫二号”空间实验室从外形上看和”天宫一号”差不多，还是以资源舱和实验舱组成的两舱结构。
资源舱主要功能是为“天宫二号”在太空飞行提供能源和动力。实验舱作为一个密封舱，它的主要功能是为航天员在太空生活提供洁净、温度和湿度适宜的载人环境和活动空间。
根据计划，今年10月，中国将发射“神舟十一号”载人飞船，与“天宫二号”空间实验室进行对接，进行30天的航天员中期驻留试验；明年，“长征七号”火箭将发射天舟一号货运飞船，与“天宫二号”进行对接，进行推进剂在轨补加等空间站建造运营关键技术的验证。
“天宫二号”与“神舟十一号”的发射和交会对接，是我国空间站建设的关键之战。那问题来了，“天宫二号”为何如此重要？它与“天宫一号”又有何不同呢？
“天宫二号”：我国首个空间实验室
“天宫二号”称为“空间实验室”，是我国首个太空实验室平台。而此前的“天宫一号”则是“目标飞行器”。从目标飞行器变成了空间实验室，这里头有很大差别。
“天宫一号”当时任务的主要目标是突破交会对接技术、组合体管控以及航天员中期驻留，这些都属于先期技术验证。
而“天宫二号”则是真正意义上的空间试验室，将开展14项空间科学与应用项目，是载人航天历次任务中应用项目最多的一次。
更重要的是，“天宫二号”在完成发射之后，它将在太空完成三大任务——
航天员中期驻留；
推进剂在轨补加；
在轨维修技术试验。
这些核心技术的攻关和储备，将推动我国空间站建设进程更进一步。
△点击查看大图 (视觉中国 )
据中国航天科技集团公司五院空间实验室系统副总设计师 廖建林介绍，“天宫二号”不是简单的“天宫一号”的一个重复，围绕任务开展了很多新的设计工作，包括围绕航天员的中期驻留，我们在这个舱内，密封舱内开展的就是航天员的舒适性的一些设计。包括内饰，里面配的一些硬制的、软制的扶手，都比“天宫一号”要好。
值得一提的是，“天宫二号”的系统设计是模块化的，也就是说它出现问题时可以快速更换和在轨维修，这在国内空间领域属于首创。
贴心设计 方便航天员太空生活
“天宫二号”空间实验室发射之后，将会有两名航天员入住“天宫”。他们将在那里工作和生活30天，验证航天员中期在轨驻留，这也是目前为止我国载人飞行时间最长的一次任务。
在一个失重的环境中生活30天，并不是一件容易的事。为此，“天宫二号”在内部增加了很多贴心的设计，更加方便航天员的工作和生活。
1、首次使用可展开的多功能小平台。航天员可以在上面写字、吃饭、做科学实验，生活工作两不误。
2、通信方面为航天员配备了蓝牙耳机和蓝牙音响。
3、用地板取代了地毯。
4、舱内灯光采用米黄色色调，亮度可手动调节，并为每个航天员安装了床前灯。
△“天宫二号”增加了多功能小平台的设计
事实上，30天的太空驻留不仅是对航天员本身的考验，也是对我国载人航天技术全新的挑战。如何长时间提供适合人生活的环境，如何长时间提供包括水在内的物资供给，都将在“天宫二号”任务中得到验证。
“天宫二号”上“不明觉厉”的太空实验
“天宫二号”作为我国首个真正意义上的空间实验室，搭载的实验项目达到了史无前例的 14 项，它也即将成为我国“最忙碌”的空间实验室。
能够拿到登上“天宫二号”的“入场券”，这些实验无疑都属于当今世界最前沿的探索领域。其中，有两项实验需要航天员直接参与操作，有一项是国际合作联合研究的项目。
在这些实验项目中，很多都是处于世界前沿的空间科学探索领域和国际先进的应用新技术领域。其中，首次进入太空的空间冷原子钟，可以将航天器自主守时精度提高两个数量级，这对卫星定位导航等生产生活及引力波探测等空间科学研究将产生重大影响。
△空间冷原子钟模拟动画：3千万年误差1秒
空间实验室与空间站有什么区别？
“天宫二号”发射以后是不是意味着我国即将拥有空间站了呢？
当然没有那么简单。空间站是指可供多名航天员巡访、长期工作和居住生活的载人航天器。比较著名的空间站包括前苏联发射建造的礼炮系列空间站与和平号空间站，以及由美俄欧日等共同建造的国际空间站。
而空间实验室更像是空间站的前身，是为发展空间站，从载人飞船过渡到载人航天基础设施的试验性航天器。空间站建设是我国载人航天工程战略的第三步，计划于2020年左右建成，2022年全面运行，可在轨运营10年以上，长期驻留3人，以进行较大规模的空间应用。
△想象的中国空间站
2011年，“天宫一号”的成功发射让我们热血沸腾，如今，“天宫一号”功成身退，“天宫二号”即将接力上岗，并将开创中国空间应用技术的新纪元。
“太空摄影机”——宇宙里的航拍器
在“天宫二号”十余个科研项目中，有一项伴随卫星飞行实验。这颗小卫星可以把“天宫二号”和神舟十一号载人飞船交会对接后的场景，用高清相机拍摄下来，真实展现航天器的对接状态，为空间飞行器交会对接提供直接的影像技术支持。
△伴随卫星拍摄工作示意图
我国神舟七号载人飞船伴随卫星曾首次进行在轨拍摄大型航天器的实验，所使用的相机为130万像素，而“天宫二号”伴随卫星使用的是2500万像素全画幅相机，在分辨率和精细度上实现了新升级。
这次的实验虽只能实现对飞行器的航拍，但有了这个基础，没准人类真能在未来于太空中举办一场婚礼，通过这个“航拍器”记录下全过程。
△视频：天宫“八卦炉”结构似手枪 加热后达近千度
“天宫八卦炉”的学名叫做综合材料实验装备。装备由加热炉、电控箱和样品袋三部分组成。其中，加热炉是整个装备的核心部件，能够一个批次对六种材料进行加热实验。
△有着“天宫八卦炉”之称的综合材料实验装备
据专家介绍，通过两个批次更换，航天员将会带回12种经过特殊制备的材料，包括金属合金、半导体材料、复合材料、纳米功能材料和薄膜材料等等。那么，这些名字陌生的材料究竟有何实用价值？中科院上海硅酸盐研究所研究员刘岩用通俗的说法进行了解释：例如建房子，在地球上我们很熟悉材料和流程。但是在太空的环境下，地球的这一套便不再适用。所以，在太空中研究材料焊接、熔融等过程就具有相当的价值。未来，人类如果想走出地球，在太空或者其他星球上生活，太空中的材料制备非常重要。
“空中温室”——太空植物培育箱
电影《火星救援》中，主人公马克在寸草不生的火星上通过种植土豆养活了自己。离开地球环境，如何通过种植食物达到自给自足，是人类长期在太空居住所必须解决的问题。在即将发射升空的“天宫二号”实验室内，就有一个“太空温室”——空间培养箱，用于探索太空中的高等植物培养。
由于太空处于“微重力”环境，种子里面的成分可能会发生改变，植物的培养也将变得非常困难。此次，空间培养箱将培育拟南芥和水稻两种植物，分别提供长日照和短日照的培养条件，这也是国际上首次在同一空间培养箱中同时实现长日与短日植物的培养与实时观察。
△视频：探秘“天宫实验室”空间冷原子钟
据中科院上海光机所副所长陈卫标介绍，在地球上，引力的影响可能会造成钟表的偏差。而在太空的飞行器上放置钟表，则会免除引力的因素，达到更高的精度。
此外，将冷原子钟放置在太空，还能更方便地对其它卫星上的原子钟进行时频传递和校准。由于从地面向太空发射时间信号时，会受到大气和电离层的种种干扰，难免出现误差。借助冷原子钟的超高精度，甚至能使全球卫星导航系统变得更加准确。
△空间冷原子钟校准作业示意图
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来源：央视新闻(ID：cctvnewscenter)、央视财经(ID：cctvyscj)
本文编辑：姜美羊
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