近日，航天科技集團(tuán)五院空間站系統(tǒng)總指揮王翔做客新華網(wǎng)思客，介紹了中國(guó)空間站在軌驗(yàn)證的必要性和重要性，講述了中國(guó)載人航天工程通過在軌驗(yàn)證逐步攻克關(guān)鍵技術(shù)的發(fā)展之路。
技術(shù)驗(yàn)證、系統(tǒng)驗(yàn)證、飛行驗(yàn)證……“驗(yàn)證”這個(gè)詞常常出現(xiàn)在航天語境中。今天，“T”字成型的中國(guó)空間站已邁上應(yīng)用與發(fā)展的新臺(tái)階，而它此前的在軌建造同樣經(jīng)歷了長(zhǎng)時(shí)間的驗(yàn)證——核心艙發(fā)射入軌后，在兩艘載人飛船和兩艘貨運(yùn)飛船配合下以一年時(shí)間完成“關(guān)鍵技術(shù)驗(yàn)證階段”，之后才進(jìn)入“建造階段”。2022年4月17日，在兩個(gè)實(shí)驗(yàn)艙升空之前，載人航天工程辦公室宣布：關(guān)鍵技術(shù)驗(yàn)證階段的任務(wù)目標(biāo)圓滿完成，為空間站建造階段任務(wù)實(shí)施奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。這些“關(guān)鍵”技術(shù)，可以理解為建造多艙段空間站、并且保證航天員在有限的地面支持下能夠長(zhǎng)期生活和有效工作所需的基礎(chǔ)技術(shù)。這些技術(shù)皆非一日之功，而是由中國(guó)航天數(shù)十年的艱辛探索積累而來，空間站自身研制也歷時(shí)十余年。那么，既然很多技術(shù)在經(jīng)年的地面研制以及載人飛船和空間實(shí)驗(yàn)室實(shí)踐中已經(jīng)得到驗(yàn)證，為什么還得用空間站核心艙在飛行中再次驗(yàn)證？包括仿真在內(nèi)的地面等效試驗(yàn)無法實(shí)現(xiàn)“等效”嗎？在軌驗(yàn)證是必需的，還是可以跨越的？驗(yàn)證的成敗對(duì)工程有什么影響？ 作為空間站工程師，在軌驗(yàn)證是我們極為關(guān)注的環(huán)節(jié)。行之愈篤，知之愈明；格物致知，跬步千里。驗(yàn)證是系統(tǒng)工程一個(gè)生命周期尋求滿意解的“最后一公里”，驗(yàn)證也是獲取新知識(shí)、開辟又一個(gè)生命周期的基礎(chǔ)。驗(yàn)證是辯證唯物主義認(rèn)識(shí)論中的實(shí)踐環(huán)節(jié)，它承載了系統(tǒng)建構(gòu)中的科學(xué)理性，成就了今天的空間站，正在徐徐展開國(guó)家太空實(shí)驗(yàn)室的未來畫卷。驗(yàn)證，是通過客觀證據(jù)證實(shí)規(guī)定要求已經(jīng)實(shí)現(xiàn)的方法和過程。地面試驗(yàn)和仿真很難做到百分百的“真”，數(shù)字孿生未必能實(shí)現(xiàn)1：1的“孿生”?？臻g站工程即便已經(jīng)有了豐厚的載人航天器技術(shù)積累、充分的地面驗(yàn)證和成熟的系統(tǒng)預(yù)測(cè)與風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估模型，以下三類情況仍須進(jìn)行在軌驗(yàn)證，以確認(rèn)航天器物理特性、載人環(huán)境和載人活動(dòng)設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確性、真實(shí)性與有效性，才能提供載人空間站滿足人在太空需求的“客觀證據(jù)”。地面試驗(yàn)最難以實(shí)現(xiàn)的物理?xiàng)l件之一為持續(xù)的微重力。短暫的微重力條件可以依靠落塔、失重飛機(jī)等創(chuàng)造，但這類試驗(yàn)只能獲得數(shù)秒至數(shù)分鐘量級(jí)的微重力，通常用于原理驗(yàn)證或人員體驗(yàn)。真正具有時(shí)間效應(yīng)的現(xiàn)象是無法模擬的，更難以開展大尺寸設(shè)備的驗(yàn)證。（1）地面無法模擬和復(fù)現(xiàn)天上真實(shí)的物理效應(yīng)。最典型的是與液體物性相關(guān)的驗(yàn)證，在再生式環(huán)境控制和生命保障系統(tǒng)中普遍存在。以水的管理和利用為例：采用冷凝方式收集空氣中的水分是有效控制空氣濕度并間接控制溫度的手段；電解制氧需要用水作為原料進(jìn)行傳輸和處理，以制備氧氣；為提高運(yùn)行效率減少補(bǔ)給，需對(duì)冷凝水/尿液進(jìn)行收集和再生，從而實(shí)現(xiàn)循環(huán)利用。地面條件下，液體的成形和流動(dòng)同時(shí)受重力與表面張力影響。由于水的比重較大，重力的影響是非常顯著的，在宏觀上遠(yuǎn)大于表面張力；同樣由于重力影響，水中的氣泡也會(huì)自然向上漂浮、聚集。而在空間站上，這兩種效應(yīng)都會(huì)發(fā)生顯著變化。中外航天員都喜歡展示的喝水場(chǎng)景和中國(guó)“太空教師”王亞平在“天宮課堂”上演示的若干液體表面張力實(shí)驗(yàn)——尤其是水中注入氣泡和泡騰實(shí)驗(yàn)，充分體現(xiàn)了水氣混合體在微重力環(huán)境中的形態(tài)。微重力環(huán)境中，液體流動(dòng)時(shí)失去了重力的“導(dǎo)向”作用。少量液體不會(huì)自然流走或匯集，必須靠強(qiáng)制風(fēng)吹以及在流道結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上充分利用表面張力效應(yīng)等措施起到導(dǎo)流的效果；大量的液體不會(huì)形成自然對(duì)流，在混有氣體時(shí)氣液兩相流體也不再自動(dòng)分層，氣泡會(huì)分布在液體的各個(gè)部分。因此，電解制氧、冷凝水和尿液的在軌收集與處理過程中必須進(jìn)行水氣分離，即流動(dòng)的全程需要持續(xù)處理氣液混合體。天地環(huán)境的差異，導(dǎo)致根據(jù)微重力條件分析并設(shè)計(jì)的裝置在地面試驗(yàn)中反映不出在軌運(yùn)行狀態(tài)，地面表現(xiàn)出的工作性能也不能體現(xiàn)天上的性能。這就要求液體收集管理及水氣分離技術(shù)和裝置必須在天上進(jìn)行真實(shí)工況的驗(yàn)證。（2）地面可有限模擬，但由于尺度效應(yīng)已不適應(yīng)天上情況。
結(jié)構(gòu)或機(jī)構(gòu)動(dòng)力學(xué)相關(guān)工況，是這一類情況的代表。在地面試驗(yàn)時(shí)，我們通常采用懸吊、氣浮平臺(tái)等方法補(bǔ)償結(jié)構(gòu)或機(jī)構(gòu)部件的自重。這類方法對(duì)于尺寸重量不大或者運(yùn)動(dòng)自由度有限的機(jī)構(gòu)是有效的，對(duì)小角度動(dòng)作也可以線性近似，但對(duì)于大質(zhì)量、大尺寸柔性設(shè)備或多自由度復(fù)雜三維運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)就難以奏效了。比如太陽(yáng)翼。大尺寸柔性翼頻率低，其基頻是空間站姿態(tài)控制系統(tǒng)非常重要的設(shè)計(jì)條件。核心艙太陽(yáng)翼單翼十多米長(zhǎng)，面積近70平米；實(shí)驗(yàn)艙太陽(yáng)翼單翼近30米長(zhǎng)，面積近140平米。限于其結(jié)構(gòu)形式和眾多的伸展機(jī)構(gòu)關(guān)節(jié)，地面難以通過懸掛或氣浮方式消除其各部件的重力并排除工裝干擾。大幅面太陽(yáng)翼在地面試驗(yàn)時(shí)還會(huì)受到空氣阻力影響，進(jìn)一步加大天地差異造成的頻率偏差。地面試驗(yàn)可以獲得太陽(yáng)翼的動(dòng)力學(xué)特征和有一定準(zhǔn)確度的估值，但無法精確測(cè)量在軌力學(xué)特性。再如機(jī)械臂?？臻g站配置大（10米）?。?米）兩個(gè)七自由度機(jī)械臂，并可組合使用。臂的運(yùn)動(dòng)在三維空間中規(guī)劃，大角度運(yùn)動(dòng)時(shí)呈現(xiàn)顯著的幾何非線性特征，如果要通過懸吊補(bǔ)償自重，須有龐大的隨動(dòng)機(jī)構(gòu)承載總重約1噸的臂桿、關(guān)節(jié)及其上的工裝。即便不惜代價(jià)以隨動(dòng)機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了整臂三維運(yùn)動(dòng)，也無法模擬微重力條件下各運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的間隙和空程，因而無法獲得臂準(zhǔn)確的動(dòng)力學(xué)和運(yùn)動(dòng)特性?？尚械牡孛嬖囼?yàn)方法是以氣浮平臺(tái)支持大重量的臂和負(fù)載進(jìn)行二維運(yùn)動(dòng)，三維運(yùn)動(dòng)情況則需要以數(shù)值仿真或半物理仿真進(jìn)行。機(jī)械臂的三維動(dòng)力學(xué)特性需在軌進(jìn)行真實(shí)動(dòng)作驗(yàn)證。龐大的多艙段組合體的控制更不可能在地面實(shí)測(cè)動(dòng)力學(xué)特性，也無法一一呈現(xiàn)空間站建造過程中各艙段及來訪飛行器對(duì)接的過程及帶來的數(shù)十種結(jié)構(gòu)構(gòu)型。同時(shí)，在軌運(yùn)行時(shí)，大型柔性太陽(yáng)翼的低頻特性直接影響組合體的姿態(tài)控制精度與穩(wěn)定度；轉(zhuǎn)位過程中，組合體的力學(xué)特性隨轉(zhuǎn)位機(jī)構(gòu)或機(jī)械臂連接而動(dòng)態(tài)變化。控制算法及參數(shù)必須與這些情況匹配，才能獲得期望的控制效果。因此，組合體控制方案及實(shí)現(xiàn)情況需要在軌實(shí)測(cè)驗(yàn)證。第二類：人機(jī)工效相關(guān)的設(shè)計(jì)載人航天器核心的設(shè)計(jì)指向，就是要保證人在太空安全地生活和工作。人的工作狀態(tài)和能力有顯著的天地差異：受微重力影響，人無法像在地面一樣借助重力固定身體并抵抗操作力，需要設(shè)計(jì)專門的裝置進(jìn)行肢體限位，航天員使用的工具也要有專門設(shè)計(jì)；航天員艙外活動(dòng)期間，除了微重力，笨重的服裝也會(huì)影響其動(dòng)作施展；微重力下所有無束縛的物體都會(huì)自由漂移，大件物品在人工搬運(yùn)和操作時(shí)會(huì)有難以控制、固定的問題，小件物品如螺母、墊片等則會(huì)漂走丟失甚至在不該出現(xiàn)的地方形成多余物。蘇美空間站還都出現(xiàn)過航天員出艙活動(dòng)時(shí)失手將工具落在太空中的情況。空間環(huán)境因素帶來的這些操作問題都難以真實(shí)模擬。在地面，人體動(dòng)作通常以懸吊方法模擬，但無論施力/受力還是人自身體驗(yàn)都與天上不盡相同。出艙活動(dòng)的驗(yàn)證和訓(xùn)練可以由航天員穿輕質(zhì)艙外服懸吊開展，更多的則是在中性浮力水槽中穿著配重與浮力平衡的艙外服模擬天上的操作。水池與天上較為明顯的差別在于水有阻力，人和物品的運(yùn)動(dòng)都因此存在天地差異。結(jié)合生活常識(shí)看航天員出艙活動(dòng)的影像，線纜、安全繩的運(yùn)動(dòng)遠(yuǎn)比在水中更“靈活”并因此不好控制。物品漂移問題則要通過專門設(shè)計(jì)并結(jié)合操作規(guī)范進(jìn)行控制，如連接在設(shè)備上不會(huì)分離的“松不脫”螺釘、工具安全繩及其使用要求等。人機(jī)工效相關(guān)設(shè)計(jì)的合理性有效性、著艙外服出艙活動(dòng)的可行性及效率、在軌操作規(guī)范及程序的正確性、航天員的操作能力及體驗(yàn)等等，都需要在軌進(jìn)行實(shí)際驗(yàn)證并積累經(jīng)驗(yàn)。第三類：有人存在的物質(zhì)和生態(tài)環(huán)境空間站在密封艙內(nèi)構(gòu)建并維持了一個(gè)近乎封閉的載人環(huán)境，再生式生命保障系統(tǒng)和有限的地面補(bǔ)給共同保障站上人員持續(xù)不間斷駐留。由于環(huán)境的封閉性，其內(nèi)部的物質(zhì)循環(huán)和生態(tài)將會(huì)達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡。（也只有達(dá)到物質(zhì)和生態(tài)平衡，封閉的載人環(huán)境才能長(zhǎng)期維持。）在這個(gè)平衡過程中，人的代謝是重要變量，也是生保系統(tǒng)要隨之調(diào)節(jié)適應(yīng)并保障的要素之一。人體代謝存在顯著的天地差異，微重力空間環(huán)境各種工況下的代謝指標(biāo)本身就是航天醫(yī)學(xué)研究的重點(diǎn)內(nèi)容之一。這要求生保系統(tǒng)的性能參數(shù)與之匹配，并且有足夠的調(diào)節(jié)范圍能夠適應(yīng)人體代謝變化。這個(gè)封閉環(huán)境內(nèi)的人-機(jī)系統(tǒng)既受到在軌環(huán)境的影響，又需要經(jīng)歷足夠長(zhǎng)的時(shí)間（一至兩個(gè)月）才能達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡并全面覆蓋主要工況——比如人的不同運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度。有人存在的物質(zhì)和生態(tài)環(huán)境只能在軌實(shí)測(cè)并持續(xù)足夠長(zhǎng)時(shí)間，才能獲得真實(shí)有效的數(shù)據(jù)。
在軌驗(yàn)證推動(dòng)技術(shù)進(jìn)步
工具、機(jī)器、設(shè)備等物質(zhì)要素和知識(shí)、經(jīng)驗(yàn)、技能等智力要素，是推動(dòng)人類技術(shù)進(jìn)步的主要力量。融合了這兩類要素的航天器在軌驗(yàn)證不僅是對(duì)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的“蓋章”，也將進(jìn)一步推動(dòng)科學(xué)、技術(shù)和工程的前行。上一章所闡述的三類必要驗(yàn)證，在國(guó)際同行的太空探索中都有典型案例。（1）機(jī)械臂在發(fā)現(xiàn)問題中升級(jí)換代。空間機(jī)械臂最具代表性的是加拿大SPAR公司的產(chǎn)品。1981年，六自由度加拿大臂（Shuttle Remote Manipulator，SRMS）首次發(fā)射入軌。該臂長(zhǎng)15.24米，由3組關(guān)節(jié)和2節(jié)臂桿組成，質(zhì)量410公斤，隨航天飛機(jī)多次執(zhí)行任務(wù)，輔助完成過衛(wèi)星釋放和在軌故障衛(wèi)星的維修及回收。但有文獻(xiàn)顯示，實(shí)際應(yīng)用中的每個(gè)動(dòng)作結(jié)束后，航天飛機(jī)上的操作員要等20~40秒等待臂穩(wěn)定下來，才可以進(jìn)行下一個(gè)動(dòng)作。由于振動(dòng)對(duì)臂的操作精度和效率產(chǎn)生非常不利的影響，加拿大臂工作時(shí)間的三分之一被用于等待振動(dòng)衰減?？紤]到航天飛機(jī)平均每分鐘高達(dá)2萬美元的運(yùn)行費(fèi)用，振動(dòng)增加的成本也是極高的。2002年，具有7個(gè)自由度的加拿大II臂（Space Station Remote Manipulator，SSRMS）被安裝上國(guó)際空間站。該臂長(zhǎng)17.6米，包含3組關(guān)節(jié)和2節(jié)臂桿，質(zhì)量1800公斤，承載116噸，性能較航天飛機(jī)上的加拿大臂有了大幅提升。加拿大II臂解決了固定基座運(yùn)動(dòng)控制穩(wěn)定性問題，進(jìn)一步提升了能力，不僅可以通過兩個(gè)末端執(zhí)行器依次抓住安裝在空間站上的適配器爬行，還可以抓住移動(dòng)基座（MBS）、通過移動(dòng)基座沿空間站桁架導(dǎo)軌移動(dòng)，擴(kuò)大了工作范圍。但使用者又發(fā)現(xiàn)，移動(dòng)基座沿導(dǎo)軌移動(dòng)時(shí)會(huì)激起導(dǎo)軌振動(dòng)，基座和臂桿間的耦合效應(yīng)進(jìn)而導(dǎo)致機(jī)械臂末端軌跡發(fā)生偏差。NASA和SPAR根據(jù)基座表現(xiàn)出的彈性振動(dòng)特性制定了專門的控制方案，情況得以好轉(zhuǎn)。經(jīng)歷了兩套機(jī)械臂在軌飛行后，SPAR公司宣稱，現(xiàn)在已經(jīng)具備只通過仿真而無需復(fù)雜物理試驗(yàn)即可完成新機(jī)械臂設(shè)計(jì)的能力。（2）出艙活動(dòng)能力在經(jīng)驗(yàn)與教訓(xùn)中拾級(jí)而上。蘇美的首次出艙都遇到了地面未驗(yàn)證和估計(jì)到的險(xiǎn)情。所有關(guān)于1965年3月世界第一次出艙活動(dòng)的文獻(xiàn)都會(huì)提到蘇聯(lián)宇航員列昂諾夫（Alexei Leonov）因艙外服膨脹差點(diǎn)無法回到飛船，其實(shí)1965年6月的世界第二次（美國(guó)第一次）出艙活動(dòng)也遇到同等危險(xiǎn)的情況——宇航員懷特（Edward White）花了5分鐘才關(guān)上艙門，他的代謝消耗已經(jīng)超出通風(fēng)系統(tǒng)的冷卻能力，頭盔面罩內(nèi)起霧，汗水流進(jìn)了眼睛。由于這個(gè)意外，任務(wù)取消了后續(xù)再次打開艙門的計(jì)劃。到禮炮號(hào)時(shí)代，蘇聯(lián)已經(jīng)積累了近20年的地面訓(xùn)練和出艙活動(dòng)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，開始進(jìn)行較為復(fù)雜的艙外操作，但充分的地面試驗(yàn)和準(zhǔn)備仍替代不了天上的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)。1983年11月，禮炮7號(hào)宇航員利亞霍夫（Vladimir Lyakhov）和亞歷山德羅夫（Alexander Alexandrov） 在3天內(nèi)進(jìn)行了兩次時(shí)長(zhǎng)分別為2小時(shí)50分鐘和2小時(shí)55分鐘的出艙，完成了一套太陽(yáng)電池陣列的擴(kuò)展升級(jí)。下一組宇航員汲取他們?cè)谲壊僮鞯慕?jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，在地面的中性浮力水槽開展訓(xùn)練。1984年5月，奇茲米（Leonid Kizim）和索洛維耶夫（Vladimir Soloviyov）僅以一次3小時(shí)零3分鐘的出艙活動(dòng)，即完成了操作內(nèi)容相似的第二套太陽(yáng)電池陣列升級(jí)工作，效率提高近一倍。美國(guó)的出艙活動(dòng)也是不斷完善的過程。雙子座飛船時(shí)代，出艙的目的和內(nèi)容從驗(yàn)證出艙活動(dòng)可行性逐步發(fā)展到試驗(yàn)艙外機(jī)動(dòng)裝置、艙外拍攝、兩航天器之間爬行、取回艙外設(shè)備等簡(jiǎn)單操作。直到1966年9月，美國(guó)的第5次出艙才開展了系繩輔助的人造重力試驗(yàn)、腳限位器試驗(yàn)和電動(dòng)工具使用等“復(fù)雜”活動(dòng)。這次任務(wù)之后，宇航員戈登（Richard Gordon）說：“我在地面訓(xùn)練中做過多次、最多用30秒鐘完成的一個(gè)很小且非常簡(jiǎn)單的作業(yè)，在太空中竟然花了大約30分鐘……我也知道在太空中作業(yè)比地面更難，但在此以前我并不知道難到什么程度?！币彩菑倪@個(gè)時(shí)期開始，天上返回的宇航員開始在水槽中對(duì)實(shí)際活動(dòng)進(jìn)行模擬并不斷完善模擬方法，最終使中性浮力水槽成為地面訓(xùn)練最重要的設(shè)施之一。到了國(guó)際空間站時(shí)期，特別是有了機(jī)械臂的協(xié)助，美俄的艙外作業(yè)能力已經(jīng)運(yùn)用自如。美國(guó)已經(jīng)可以對(duì)未作專門維修性設(shè)計(jì)的阿爾法磁譜儀（Alpha Magnetic Spectrometer，AMS）流體回路熱控系統(tǒng)的管路設(shè)備進(jìn)行排故和修復(fù)，俄羅斯則在聯(lián)盟飛船出現(xiàn)泄漏孔洞后馬上組織出艙查看和拍攝。這些進(jìn)步都是天上實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的積累推動(dòng)天地設(shè)施、地面驗(yàn)證和訓(xùn)練方法同步完善的結(jié)果。（3）再生生保技術(shù)在系統(tǒng)迭代中成熟完善。蘇聯(lián)/俄羅斯的近地載人技術(shù)發(fā)展保持了連續(xù)性?？臻g站經(jīng)歷了“單艙單對(duì)接口”（禮炮1~5號(hào)）到“單艙雙對(duì)接口”（禮炮6~7號(hào)）直至“多艙積木式組合”（和平號(hào)）的演進(jìn)。在這個(gè)過程中，生命保障系統(tǒng)由禮炮系列的非再生式發(fā)展到和平號(hào)使用的再生式，而再生生保各模塊的逐步成熟也是隨著和平號(hào)的艙段分階段上天實(shí)現(xiàn)的。在和平號(hào)運(yùn)行前期，不完整的再生式生保系統(tǒng)還需要非再生設(shè)備作為補(bǔ)充。和平號(hào)的成功技術(shù)成為后來國(guó)際空間站生保系統(tǒng)的重要基礎(chǔ)。2002年，國(guó)際空間站俄羅斯艙電解制氧發(fā)生器出現(xiàn)故障，據(jù)公開報(bào)道是由于氣泡阻斷了輸送過程。這很有可能就是在水氣分離環(huán)節(jié)出現(xiàn)的問題。2010年，美國(guó)艙的水循環(huán)系統(tǒng)發(fā)生堵塞，分析認(rèn)為是航天員尿液中高濃度的鈣導(dǎo)致，而尿液含鈣高又是因?yàn)樘瘴⒅亓Νh(huán)境下航天員骨骼中的鈣流失超出了預(yù)期。由此可見，即使到了國(guó)際空間站持續(xù)載人飛行的二十一世紀(jì)，水氣分離技術(shù)和裝置以及人體代謝相關(guān)的工程設(shè)計(jì)仍需要在真實(shí)環(huán)境中進(jìn)一步檢驗(yàn)和探索。中國(guó)空間站利用天和核心艙單艙飛行進(jìn)行關(guān)鍵技術(shù)驗(yàn)證。根據(jù)工程辦公室的新聞發(fā)布會(huì)和公開報(bào)道，各關(guān)鍵技術(shù)的驗(yàn)證情況如下——航天員長(zhǎng)期在軌駐留生活和工作保障：天和核心艙相當(dāng)于一個(gè)單艙空間站，其功能和生活、工作設(shè)施已經(jīng)具備長(zhǎng)期載人的保障能力。兩個(gè)神舟乘組先三個(gè)月、再六個(gè)月分步驗(yàn)證了半年輪換周期的駐留情況?？紤]到航天器初始狀態(tài)設(shè)置工作量大等因素，首個(gè)乘組駐留時(shí)間稍短。再生式環(huán)境控制和生命保障：天和艙配置了一整套再生生保系統(tǒng)，結(jié)合航天員的駐留對(duì)水、氣資源的再生處理、載人環(huán)境控制與調(diào)節(jié)、生保設(shè)備維護(hù)、物化反應(yīng)耗材更換等進(jìn)行了驗(yàn)證，覆蓋了長(zhǎng)期飛行的工作情況，并對(duì)乘組各種工作與生活狀態(tài)下的代謝情況及載人環(huán)境物質(zhì)平衡進(jìn)行了實(shí)際測(cè)試。大型柔性太陽(yáng)電池翼和驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)：核心艙太陽(yáng)翼完成了在軌展開、太陽(yáng)跟蹤和動(dòng)力學(xué)特性辨識(shí)。實(shí)驗(yàn)艙太陽(yáng)翼與之采用同類機(jī)構(gòu)，可以借鑒驗(yàn)證數(shù)據(jù)。機(jī)械臂輔助艙段轉(zhuǎn)位：大機(jī)械臂結(jié)合空載運(yùn)行進(jìn)行了動(dòng)力學(xué)特性辨識(shí)，結(jié)合出艙活動(dòng)輔助航天員運(yùn)動(dòng)進(jìn)行了小載荷運(yùn)動(dòng)性能測(cè)試，結(jié)合天舟二號(hào)貨運(yùn)飛船進(jìn)行了轉(zhuǎn)位動(dòng)作的在軌試驗(yàn)，驗(yàn)證了臂的重載運(yùn)行及組合體轉(zhuǎn)位的動(dòng)力學(xué)過程。航天員遙操作交會(huì)對(duì)接：天舟二號(hào)貨運(yùn)飛船撤離前，神舟十三號(hào)乘組在空間站上對(duì)其進(jìn)行了遙操作交會(huì)試驗(yàn)。出艙活動(dòng)：神舟十二、十三兩個(gè)乘組各進(jìn)行了兩次出艙活動(dòng)，工作項(xiàng)目由簡(jiǎn)到繁，對(duì)艙外爬行、艙外工具使用及設(shè)備安裝、機(jī)械臂輔助運(yùn)動(dòng)、艙內(nèi)外協(xié)同操作、天地協(xié)同程序等均進(jìn)行了驗(yàn)證。人與氣閘艙配合也完成了出艙/回艙全流程驗(yàn)證，考核了大氣成分控制及艙外服的功能性能及人-服裝-艙接口。大型組合體控制：通過神舟飛船與天舟飛船的來訪與分離，對(duì)變構(gòu)型組合體的控制方案、控制參數(shù)選擇、控制模式切換等均進(jìn)行了驗(yàn)證，也驗(yàn)證了機(jī)械臂、太陽(yáng)翼與艙體控制間的相互影響。通過核心艙近一年的飛行驗(yàn)證，空間站建造和穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)鍵技術(shù)已經(jīng)確認(rèn)掌握，空間站的系統(tǒng)方案和包括兩實(shí)驗(yàn)艙在內(nèi)的設(shè)計(jì)狀態(tài)可以保證航天員在軌長(zhǎng)期安全、健康生活，有效開展艙內(nèi)外工作；載人環(huán)境的控制及物資補(bǔ)給符合預(yù)期，可以長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行；大型柔性太陽(yáng)翼的可靠性及性能得到驗(yàn)證；機(jī)械臂可以投入輔助出艙、艙段轉(zhuǎn)位等任務(wù)執(zhí)行；組合體各構(gòu)型及轉(zhuǎn)位過程均可穩(wěn)定控制；建造過程中若出現(xiàn)實(shí)驗(yàn)艙交會(huì)對(duì)接和轉(zhuǎn)位故障，工程具備一定的應(yīng)對(duì)能力（如手控遙操作交會(huì)和航天員出艙排故等手段）。在關(guān)鍵技術(shù)全面有效驗(yàn)證的基礎(chǔ)上，空間站開始建造是穩(wěn)妥可行的，工程據(jù)此轉(zhuǎn)入建造階段。值得一提的是，所有的在軌驗(yàn)證完成后，工程師們都根據(jù)天上的情況修正了地面研制相關(guān)的模型。特別是針對(duì)微重力環(huán)境下的大型機(jī)構(gòu)動(dòng)力學(xué)特性，核心艙專門配置了測(cè)量和辨識(shí)系統(tǒng)，并設(shè)計(jì)了太陽(yáng)翼和機(jī)械臂的特定動(dòng)作，對(duì)它們的動(dòng)力學(xué)特性進(jìn)行了辨識(shí)，結(jié)合機(jī)械臂轉(zhuǎn)位貨運(yùn)飛船的試驗(yàn)對(duì)組合體動(dòng)力學(xué)特性做了辨識(shí)。這是反問題求解的典型應(yīng)用。通常的正向設(shè)計(jì)是已知結(jié)構(gòu)的力學(xué)特性求導(dǎo)其響應(yīng)，并據(jù)此設(shè)計(jì)其功能性能。這里則用了反演思路，將地面無法測(cè)準(zhǔn)的響應(yīng)狀態(tài)在天上真實(shí)環(huán)境和真實(shí)工作條件下進(jìn)行測(cè)量，反解其頻率、模態(tài)、阻尼等動(dòng)力學(xué)參數(shù)，再根據(jù)辨識(shí)獲得的參數(shù)對(duì)控制算法及參數(shù)進(jìn)行評(píng)估，視情修改。實(shí)踐表明這一驗(yàn)證方法是成功的，不僅修正完善了空間站自身的控制參數(shù)，而且對(duì)機(jī)械臂、太陽(yáng)翼及艙段組合體的仿真模型也進(jìn)行了修正。通過特性辨識(shí)和參數(shù)修正，后續(xù)兩個(gè)實(shí)驗(yàn)艙進(jìn)行轉(zhuǎn)位時(shí)，動(dòng)力學(xué)仿真預(yù)測(cè)與實(shí)際在軌動(dòng)作的偏差已經(jīng)小于3%。中國(guó)空間站是具備擴(kuò)展性的。基于在軌辨識(shí)獲得的高價(jià)值參考數(shù)據(jù)，未來新的艙段、新的產(chǎn)品可以使用更加準(zhǔn)確的模型去模擬天上的工作情況。這是在軌驗(yàn)證對(duì)提高地面研制能力的貢獻(xiàn)，是設(shè)計(jì)與驗(yàn)證構(gòu)成的良性循環(huán)，其本質(zhì)則是通過在軌飛行讓我們對(duì)天地差異有了量化的、更準(zhǔn)確的認(rèn)知。載人航天這樣技術(shù)難度大、技術(shù)跨越大且持續(xù)數(shù)十年的航天工程中，相關(guān)的技術(shù)和產(chǎn)品驗(yàn)證本身就是工程規(guī)劃的一部分。各項(xiàng)技術(shù)目標(biāo)被分解并逐步實(shí)現(xiàn)，這既是規(guī)劃的結(jié)果，也是工程能夠分階段實(shí)施的必要條件。其中，在軌驗(yàn)證為不可或缺的環(huán)節(jié)。
蘇聯(lián)的空間站經(jīng)歷了從單艙到多艙、從單對(duì)接口到多對(duì)接口的發(fā)展歷程，推進(jìn)劑補(bǔ)給、再生生保等功能都是在歷代空間站上逐步增加、或是在和平號(hào)上分艙段上天逐步實(shí)現(xiàn)的。美國(guó)在其單艙空間站天空實(shí)驗(yàn)室之后轉(zhuǎn)向航天飛機(jī)，近地空間站技術(shù)中斷了。國(guó)際空間站選擇與俄羅斯合作，以俄羅斯核心艙作為整個(gè)空間站的核心艙實(shí)現(xiàn)了后續(xù)建造任務(wù)。應(yīng)該說，假以時(shí)日，美國(guó)是有能力建設(shè)核心艙并直接突破長(zhǎng)期載人技術(shù)的，但通過合作方式更快地建成了空間站，之后又在空間站上開展了長(zhǎng)期載人等技術(shù)驗(yàn)證。
各國(guó)空間站技術(shù)皆循序漸進(jìn)，我國(guó)也不例外。
1、“三步走”逐步驗(yàn)證關(guān)鍵技術(shù)
以大的視野看，中國(guó)載人航天“三步走”就是核心關(guān)鍵技術(shù)逐一驗(yàn)證并逐步遞進(jìn)的過程：首先，以載人飛船任務(wù)突破天地往返技術(shù)，保證人可以安全地被送入軌道、在軌生存工作并返回地面。這是載人航天的安全保證和基礎(chǔ)技術(shù)。第二步，先開展出艙活動(dòng)，保證人能夠在艙外工作；再經(jīng)空間實(shí)驗(yàn)室任務(wù)掌握交會(huì)對(duì)接技術(shù)，使艙段組裝、人員輪換、物資補(bǔ)給等具備了可行性。這是建造和運(yùn)行空間站的必要條件。最終，建造多艙段空間站并持續(xù)運(yùn)行。可以說，每一步任務(wù)所需的關(guān)鍵技術(shù)都在前一階段通過實(shí)際飛行完成了驗(yàn)證，并對(duì)掌握情況進(jìn)行了確認(rèn)。每一步的技術(shù)驗(yàn)證目標(biāo)，需要恰當(dāng)?shù)膶?shí)施方案與之匹配。驗(yàn)證目標(biāo)直接影響驗(yàn)證方案，最終與工程成本、時(shí)間等約束條件一起決定工程任務(wù)方案的制定。
以突破并掌握交會(huì)對(duì)接技術(shù)的“第二步”為例。交會(huì)對(duì)接技術(shù)應(yīng)如何驗(yàn)證？采用何種方案？各國(guó)交會(huì)對(duì)接的驗(yàn)證方案不盡相同：美國(guó)以雙子座飛船與運(yùn)載火箭改造而來的“阿金納”目標(biāo)飛行器進(jìn)行交會(huì)對(duì)接；蘇聯(lián)兩艘飛船分別充當(dāng)追蹤和目標(biāo)飛行器；日本則用ETS-VII衛(wèi)星釋放一個(gè)小目標(biāo)飛行器之后再去追蹤和對(duì)接。
在神舟飛船成功飛行的基礎(chǔ)上，我國(guó)曾提出兩種驗(yàn)證途徑：一是基于成功應(yīng)用的飛船留軌艙技術(shù)，研制長(zhǎng)壽命的2噸級(jí)目標(biāo)飛行器；二是新研8噸級(jí)目標(biāo)飛行器。從驗(yàn)證交會(huì)飛行和對(duì)接這兩項(xiàng)技術(shù)的目標(biāo)來看，兩種方案初看都是可行的，也都具備工程研制能力。然而，在方案論證期間，我們的航天前輩、兩彈一星元?jiǎng)字坏耐跸＜鞠壬岢隽藛栴}——“突破交會(huì)對(duì)接技術(shù)”的標(biāo)志是什么？
王希季先生的觀點(diǎn)是，突破的標(biāo)志取決于驗(yàn)證目標(biāo)：載人航天所需要突破的交會(huì)對(duì)接技術(shù)是為后續(xù)建造和運(yùn)行載人空間站服務(wù)的，那么交會(huì)對(duì)接的驗(yàn)證目標(biāo)就必須包含以下四個(gè)方面技術(shù)的驗(yàn)證和掌握：
（1）交會(huì)：空間站艙段和飛船能先后發(fā)射并在太空中會(huì)合；
（2）對(duì)接：艙段之間、空間站與來訪飛行器之間要能夠?qū)崿F(xiàn)剛性連接和任務(wù)后的分離；
（3）組合體控制權(quán)交接：空間站各個(gè)艙段獨(dú)立發(fā)射，在對(duì)接后要形成統(tǒng)一控制的多艙段組合體，各來訪飛行器要融入該組合體接受統(tǒng)一管理，并在任務(wù)結(jié)束后分離，恢復(fù)獨(dú)立飛行器狀態(tài)。組合體是動(dòng)態(tài)變化的，空間站和各飛行器間在運(yùn)動(dòng)控制、信息管理、供電及載人環(huán)境等方面都要在對(duì)接后實(shí)現(xiàn)1+1=1，分離時(shí)做到1-1=1；
（4）人員和物品轉(zhuǎn)移：空間站與飛船之間必須進(jìn)行人員和物品轉(zhuǎn)移。這一要求看似理所當(dāng)然，實(shí)際上直接決定了對(duì)接機(jī)構(gòu)的方案必須滿足對(duì)接后形成載人通道的要求，顯然日本ETS-VII衛(wèi)星的對(duì)接機(jī)構(gòu)是無法勝任載人任務(wù)的。
以上述四個(gè)方面作為驗(yàn)證標(biāo)準(zhǔn)，美、蘇、日的首次交會(huì)對(duì)接飛行都沒有完全驗(yàn)證載人任務(wù)所需技術(shù)。美蘇通過后續(xù)多次飛行遞進(jìn)式完成了全部功能的驗(yàn)證，日本直到HTV貨運(yùn)飛船與國(guó)際空間站對(duì)接才部分掌握了載人交會(huì)對(duì)接技術(shù)——其組合體控制能力完全掌握在空間站一端，對(duì)接機(jī)構(gòu)也配置的是美國(guó)艙段的通用端口CBM。
同樣，以這些標(biāo)準(zhǔn)來審視我們的交會(huì)對(duì)接驗(yàn)證方案，顯然只有8噸級(jí)目標(biāo)飛行器具備同時(shí)滿足四項(xiàng)驗(yàn)證目標(biāo)的能力。這就是天宮一號(hào)的由來，空間實(shí)驗(yàn)室任務(wù)階段的工程方案也據(jù)此形成。
回到空間站。關(guān)鍵技術(shù)識(shí)別完成后，選取何種驗(yàn)證方案？作為突破與掌握技術(shù)的標(biāo)志，我們不僅要完成原理性驗(yàn)證，還要有工程產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)能力的驗(yàn)證。比如，必須有空間站核心艙的體量，才可能對(duì)大型柔性太陽(yáng)帆板、整套再生生保系統(tǒng)、大型機(jī)械臂以及人員長(zhǎng)期駐留進(jìn)行1:1考核，達(dá)到驗(yàn)證目的。因此，在綜合考慮了地面驗(yàn)證基礎(chǔ)并統(tǒng)籌飛行任務(wù)規(guī)劃之后，整個(gè)空間站建造任務(wù)被分為關(guān)鍵技術(shù)驗(yàn)證與建造兩個(gè)階段，以核心艙本身作為試驗(yàn)載體，在其單艙飛行期間進(jìn)行關(guān)鍵技術(shù)驗(yàn)證。這一方案還同時(shí)兼顧了對(duì)核心艙自身性能及健康狀態(tài)的考核與評(píng)估，通過考核確認(rèn)可以在其基礎(chǔ)上對(duì)接后續(xù)艙段、建造空間站并開始10年以上的運(yùn)行。
從航天器功能上看，核心艙是中國(guó)空間站的大腦與母港。從工程過程來看，核心艙是空間站技術(shù)驗(yàn)證的前鋒、建造組裝的基石。以天和探索“天時(shí)地利人和”，核心艙不負(fù)使命。
航天器飛行之前有嚴(yán)格的試驗(yàn)驗(yàn)證要求和規(guī)范。包括單機(jī)、子系統(tǒng)和飛行器整體在內(nèi)的新研產(chǎn)品需要進(jìn)行鑒定性試驗(yàn)，以驗(yàn)證其設(shè)計(jì)、制造的正確性及在預(yù)期工作環(huán)境下的功能性能是否達(dá)標(biāo)并有預(yù)期裕度。對(duì)于上天產(chǎn)品，還要進(jìn)行檢驗(yàn)性試驗(yàn)和驗(yàn)收測(cè)試，才能確保該產(chǎn)品是合格的，能夠經(jīng)歷火箭發(fā)射的考驗(yàn)并能在軌道環(huán)境中正常工作。
即便如此，必要的在軌驗(yàn)證仍然至關(guān)重要。在航天發(fā)展早期階段，由于研制者對(duì)火箭飛行和太空運(yùn)行的各種條件了解有限，這類試驗(yàn)性的飛行非常普遍，即以真實(shí)環(huán)境下的實(shí)際飛行本身作為試驗(yàn)方法，對(duì)新設(shè)計(jì)的飛行器或其中若干技術(shù)進(jìn)行驗(yàn)證。隨著人們對(duì)太空和航天器的了解越來越多、越來越深入，更多試驗(yàn)項(xiàng)目可以通過地面物理模擬或數(shù)值仿真獲得有效驗(yàn)證，在軌實(shí)飛驗(yàn)證的需求相對(duì)已經(jīng)減少了很多，地面試驗(yàn)/仿真設(shè)施與方法則大幅進(jìn)步和完善。
在這樣的背景下，幾個(gè)問題值得探討。
1、航天任務(wù)是否允許嘗試和失?。?/p>
回答是肯定的。如上所述，飛行本身就是有效和必要的驗(yàn)證手段，有的飛行任務(wù)完全以驗(yàn)證為目的，比如神舟飛船的幾次無人試驗(yàn)飛行和SpaceX的星艦飛船原型機(jī)試飛。
但是，這個(gè)“允許”是有條件和前提的：
（1）充分有效的地面驗(yàn)證，是飛行試驗(yàn)的前提和基礎(chǔ)。
我們非常強(qiáng)調(diào)地面試驗(yàn)，允許甚至鼓勵(lì)通過嘗試、試驗(yàn)去暴露問題、發(fā)現(xiàn)問題，必要時(shí)甚至?xí)ｉT安排試驗(yàn)復(fù)現(xiàn)問題以求吃透本質(zhì)。我們不提倡的是：試驗(yàn)設(shè)計(jì)和實(shí)施不到位，未能全面和有效驗(yàn)證；發(fā)現(xiàn)了問題，但因未吃透機(jī)理而解決不徹底，或者因其他各種原因不徹底解決；因?yàn)橛辛藝L試的機(jī)會(huì)就什么都靠試，實(shí)際是由于不明就里而讓任務(wù)變成了盲目試驗(yàn)。這些做法都會(huì)把本該地面解決的問題帶到天上，徒增風(fēng)險(xiǎn)與成本。無論地面和天上，試驗(yàn)必須要有明確目的、針對(duì)性，要有驗(yàn)證有效的判據(jù)與明確結(jié)論，發(fā)現(xiàn)的問題要閉環(huán)。
早在1960年代，航天前輩們就對(duì)型號(hào)研制的復(fù)雜性綜合性和總體設(shè)計(jì)的重要性有了深刻認(rèn)識(shí)，錢學(xué)森先生總結(jié)提出了“一切通過總體、一切通過地面試驗(yàn)”的航天可靠性理念。這里的“總體”，是指以組織而不是個(gè)人來保證工程研制的全面性、有效性和系統(tǒng)協(xié)調(diào)性；“地面試驗(yàn)”，意味著凡是能經(jīng)地面試驗(yàn)或模擬試驗(yàn)證實(shí)的，就不要帶到飛行試驗(yàn)中去考驗(yàn)。換句話說，不允許問題出在天上。
關(guān)于是否允許嘗試和失敗，“兩個(gè)一切”是最好的回答。
我曾經(jīng)在介紹地面試驗(yàn)情況時(shí)被問到“試驗(yàn)出現(xiàn)問題是什么心情”。我當(dāng)時(shí)回答：我們不希望出現(xiàn)問題，但問題一旦發(fā)生了，我們又覺得是好事，因?yàn)楫吘顾鲈诘厣隙皇翘焐?。我相信這是航天器研制者們普遍的真實(shí)想法。
（2）有效數(shù)據(jù)的獲取，是判定飛行試驗(yàn)成敗的重要標(biāo)準(zhǔn)。
飛行試驗(yàn)的成功與否，取決于此次飛行的驗(yàn)證目的是否達(dá)到。如果有效數(shù)據(jù)全部拿到、實(shí)現(xiàn)驗(yàn)證目標(biāo)，那么這次飛行就是成功的，即使出現(xiàn)損失也是值得的；否則，“成功”就要打折扣。
在實(shí)際飛行試驗(yàn)中，遙測(cè)幾乎是拿到相關(guān)數(shù)據(jù)的唯一手段，而遙測(cè)只能通過傳感器、視頻等獲取有限信息。而當(dāng)飛行試驗(yàn)發(fā)生大的故障或損失，即便是遙測(cè)數(shù)據(jù)也很難完整有效地獲取。這一點(diǎn)與地面試驗(yàn)完全不同。地面不僅可以設(shè)置比飛行遙測(cè)多得多的觀察測(cè)量手段，還可以通過產(chǎn)品拆解檢查等直觀方法拿到遙測(cè)無法反映的、全面得多的狀態(tài)信息，出問題的產(chǎn)品同樣能獲得有價(jià)值的信息。從這個(gè)角度看，以飛行作為驗(yàn)證手段的難度和風(fēng)險(xiǎn)大于地面，不到不得已并非應(yīng)優(yōu)先選擇的方案。
同樣從技術(shù)驗(yàn)證出發(fā)，飛行產(chǎn)品的回收和重復(fù)使用除了經(jīng)濟(jì)上的意義，對(duì)于獲取驗(yàn)證結(jié)果來說具有極大優(yōu)勢(shì)。通過回收，到手的不僅是完整數(shù)據(jù)，還有產(chǎn)品本身。比如神舟飛船的返回艙，可以得到各個(gè)部位防熱材料的實(shí)際燒蝕形貌、工作后的發(fā)動(dòng)機(jī)狀態(tài)等等，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超越遙測(cè)所能獲取的信息。在某種程度上，重復(fù)使用為SpaceX航天器的快速迭代提供了非常有價(jià)值的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，推動(dòng)其發(fā)展進(jìn)入良性循環(huán)。
2、在軌試驗(yàn)終究會(huì)被替代嗎？
回答是否定的。在充分地面驗(yàn)證的基礎(chǔ)上，必要的在軌試驗(yàn)一定要有，試驗(yàn)性的航天器以及航天工程步步推進(jìn)的驗(yàn)證任務(wù)也會(huì)一直存在。
一方面，在軌試驗(yàn)越來越多地起到在真實(shí)環(huán)境下辨識(shí)和修正仿真模型的作用。前面提到的機(jī)械臂案例，對(duì)認(rèn)識(shí)空間環(huán)境及影響和提升地面設(shè)計(jì)、仿真及驗(yàn)證能力起到了很大作用。
另一方面，隨著任務(wù)要求和難度的提高，在軌試驗(yàn)的新需求會(huì)不斷涌現(xiàn)。究其根本，仿真建立在足夠的“已知”基礎(chǔ)上，通過物理試驗(yàn)的積累掌握了足夠準(zhǔn)確的模型，就可以用仿真模擬我們已知的領(lǐng)域，該領(lǐng)域內(nèi)各種不同工況可以不再重復(fù)物理試驗(yàn)。然而，隨著已知的增加和仿真能力的提高，我們總是會(huì)期望探索其他的“未知”新世界，比如從近地軌道走向月球、火星。航天飛行中更多的未知，需要以實(shí)際體驗(yàn)和物理知識(shí)結(jié)合，才能真正懂得。
科幻作家劉慈欣曾表達(dá)過一個(gè)觀點(diǎn)：元宇宙不能替代星際航行。這句話折射的不僅是情懷，更是人類認(rèn)識(shí)與改造客觀世界的客觀規(guī)律。
3、空間站的在軌驗(yàn)證結(jié)束了嗎？
答案仍然是否定的?？臻g站進(jìn)入建造階段之前，核心艙完美履行了關(guān)鍵技術(shù)驗(yàn)證的職責(zé)；空間站完成在軌建造的今天，更多驗(yàn)證仍在繼續(xù)。擁有長(zhǎng)期近地軌道和微重力環(huán)境的空間站能夠提供天文、物理、材料等空間科學(xué)研究，也是航天新技術(shù)在軌驗(yàn)證的理想場(chǎng)所。
與無人的試驗(yàn)衛(wèi)星相比，載人空間站優(yōu)勢(shì)突出：專業(yè)人員可以在太空現(xiàn)場(chǎng)開展試驗(yàn)，直接、實(shí)時(shí)、全面了解試驗(yàn)情況并進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)調(diào)整，試驗(yàn)全程可控，出現(xiàn)問題可處置，更換試驗(yàn)樣品和切換工況更是不在話下；航天員可以現(xiàn)場(chǎng)搭建試驗(yàn)設(shè)施——例如輔助大型機(jī)構(gòu)展開，極大地提高設(shè)備工作的可靠性，還可以設(shè)置并充分利用各種測(cè)量設(shè)備獲取數(shù)據(jù)；利用天地通信手段，天上的數(shù)據(jù)、圖像可以傳到地面，試驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)的航天員可以與地面專家團(tuán)隊(duì)交流；航天員可以現(xiàn)場(chǎng)選取、包裝試驗(yàn)樣品，送樣品隨飛船返回地面供詳細(xì)分析。
人的參與提升了空間站作為技術(shù)驗(yàn)證平臺(tái)的能力，而“人”相關(guān)的技術(shù)也是空間站驗(yàn)證工作的重要內(nèi)容：開展人體醫(yī)學(xué)研究；進(jìn)行新一代生保系統(tǒng)的研究，特別是可利用擴(kuò)展艙段進(jìn)行受控生態(tài)技術(shù)的驗(yàn)證；以充氣式密封艙為基礎(chǔ)，開展空間環(huán)境對(duì)生物影響及防護(hù)措施的驗(yàn)證；結(jié)合艙內(nèi)外活動(dòng)，開展微重力環(huán)境下的應(yīng)用工具驗(yàn)證及效果評(píng)價(jià)；研制智能機(jī)器人，輔助航天員開展艙內(nèi)外工作，研究人工智能作為航天員伙伴在軌長(zhǎng)期飛行的生活和工作模式……蒼穹之上的T字是中國(guó)空間站基本構(gòu)型在軌建設(shè)的結(jié)果，也是未來延展的起點(diǎn)；是中國(guó)載人航天工程完成“三步走”的成就，也是國(guó)家太空實(shí)驗(yàn)室開發(fā)利用空間資源的新篇。以飛行驗(yàn)證觀察載人航天工程，閃爍于時(shí)空之間的是人類在實(shí)踐中追求和發(fā)展真理的文明之光，它讓我們勇敢而堅(jiān)韌，睿智而理性。
