神舟十二号航天员乘组进驻天和一号核心舱以来已有两个多月，这是人类载人航天事业从未有过的盛况——即将同时拥有两座大型载人空间站。 太空导游刘伯明正在介绍天和一号核心舱 此时此刻，地球上空有10位航天员正在各自的太空岗位上坚守着，人体机能在失重环境下变化更为复杂，航天员的工作生活也因此变得更加困难。 国际空间站希望号实验舱中的欧空局航天员 即便如此，航天员们的工作强度仍然相当大，例如，神舟十二号航天员乘组首次太空出舱任务需要凌晨3点起床，整个出舱任务加上前期准备与后期收尾时间，航天员需要近十个小时的连轴转，中间连口饭都不容易吃上，同时还要面临太空环境的各种风险挑战。在没有出舱任务的平时，还有很多载荷设备需要照料。 天宫空间站第二次航天员出舱任务画面 强健的体魄、过硬的心理素质、扎实的知识储备等要素是胜任太空岗位工作的必要条件，而这一切的前提需要航天员有高质量的睡眠，为了保障睡眠各国科学家们为此付出了艰辛努力。 自上世纪末部署曙光号多功能货舱以来国际空间站已经在轨运行长达二十三年时间，航天员长期在轨经验可谓是相当扎实，我们先来看看它的睡眠保障条件如何。 国际空间站 用于航天员睡眠并在舱段设计之初就以独立隔间形式存在的睡眠区，被认为是永久睡眠区（后文统一简称＂睡眠区＂）。 国际空间站睡眠区主要集中在星辰号核心舱与和谐号节点舱，两个舱段分属俄罗斯与美国。 星辰号核心舱有两个睡眠区，和谐号节点舱有四个睡眠区，在过去的漫长时间里国际空间站实际拥有的睡眠区就是这6个。航天员乘组轮换期间没有睡眠区的航天员就只能打地铺，与地球不同，太空失重环境中几乎不分上下左右，航天员只需要将睡袋固定在通风与噪声条件相对较好的区域即可。 国际空间站欧空局舱段哥伦布号实验舱的＂太空地铺＂ 用于布置太阳翼与热控设备的桁架结构向来是国际空间站最引以为傲的先进标志，但该空间站的内核仍然是积木式结构，去掉桁架结构就可以看到它的本尊——一系列轴向对接舱段。国际空间站配置睡眠区的两个舱段（星辰号与和谐号）就在这一系列轴向对接舱段的两端。 去掉桁架结构的国际空间站 国际空间站虽然冠名国际，实则是各扫门前雪，俄航天员与非俄航天员之间的平时交流相当少，甚至有时候十天半个月也难得见一次面，偶尔可以看到的国际空间站所有乘员合影，也主要是为了拍照而聚在一起。 星辰号与和谐号节点舱睡眠区条件大同小异，星辰号睡眠区容积约1.2立方米，配置有向舱外观察的舷窗，以及通风、照明、舱门、通讯面板、插座、睡袋墙等设备。 星辰号核心舱睡眠区 星辰号核心舱睡眠区图解 和谐号节点舱4个睡眠区呈环形布置，内部容积与星辰号睡眠区相当，其他设备也大致相同，但是没有了舷窗，让本就狭小的空间显得更加局促。 和谐号节点舱的4个睡眠区 和谐号节点舱睡眠区 随着科学号实验舱与欧空局哥伦布实验舱的睡眠区设备配置到位，国际空间站永久睡眠区数量已由6个增至8个。 国际空间站新增加的科学号实验舱睡眠区 再来看天宫空间站的睡眠区条件，若将其拿来与国际空间站对比，那就好比是标间升级到了豪华大床房。 天和一号核心舱生活区 这里的大是由表及里的大，首先是睡眠区的整体之大，天和一号与星辰号都是20吨级核心舱，后者只有两个睡眠区，前者则是3个。再就是单个睡眠区容积成倍扩大，约3立方米的空间对比国际空间站睡眠区扩大一倍不止。 正如前文所述，太空环境不分上下左右，但天和一号核心舱还是尽力营造了天地上下环境，因此其睡眠区没有像国际空间站那样随意布置，而是选择了横向布局。 航天员汤洪波的睡眠区 天和一号核心舱睡眠区分为上下两层，上层是航天员的睡眠活动空间，下层是存放私人物品的储物空间，3个睡眠区都配置有观察舷窗。 睡眠区设计主要考虑噪声与通风两大因素，载人航天器需要特别注意通风问题，因为在密闭的失重环境中航天员呼出的二氧化碳非常容易聚集。 比如航天员在一起进行电视直播活动时，即便在舱内通风设备完好情况下，都可能出现由于人员扎堆产生二氧化碳聚集的问题，对于进一步密闭的睡眠区而言，就更需要注意通风设计。 天和一号核心舱工作区 再就是噪声问题，理想的睡眠环境噪声指标是20至50分贝，国际空间站星辰号核心舱入轨初期实测噪声是69分贝，航天员在该舱段连续工作时间被严格限定在2小时以内，否则会有失聪风险。后来通过更换通风、二氧化碳去除等设备及其安装位置，实现了大幅度降噪，但实测52分贝的睡眠区噪声值仍然超标。 星辰号核心舱噪声值至今未达设计标准 和谐号节点舱睡眠区设计吸取了星辰号的教训，将睡眠区配置在远离工作区域的和谐号节点舱中。远离噪声源的同时改善通风风道，并研制静音风扇，同时对单机设备定向降噪，最终实测噪声值低于50分贝，达到了设计指标。 天宫空间站总师杨宏此前曾披露，设计团队花了一年半时间进行噪声问题攻关，付出了很大的辛苦，最终通过加隔振器的方式有效过滤了噪声，使得睡眠区噪声由58分贝降低至49分贝，与国际空间站最安静的和谐号节点舱睡眠区噪声值处于同一水平。 聂海胜在太空跑台锻炼身体 载人航天器的噪声来源主要有三种，分别是通风系统、流体回路系统的泵、以及控制力矩陀螺，睡眠区越靠近工作区噪声值越大。 谈到这里笔者想起了神舟十二号航天员乘组刚刚进驻天和一号核心舱时的画面，当时不少人调侃，作为太空新兵的汤洪波很自觉的选择了与卫生间正对着的睡眠区。 汤洪波睡眠区正对卫生间 上图是神舟十二号航天员乘组进驻初期画面，天和一号核心舱货物尚未完成整理。 实际上这恰恰是聂海胜与刘伯明两位太空老兵对他的照顾，因为他俩的睡眠区更靠近噪声值更大的工作区，同时距离舱外的另一个噪声源控制力矩陀螺也更近。 远离噪声源的汤洪波睡眠区恰恰是整个核心舱相对最安静的区域，当然距离噪声源近的两个睡眠区噪声值也低于50分贝，同样是世界一流水准。 核心舱控制力矩陀螺内有高速运转的转子 综上所述可知，天和一号核心舱睡眠区实现了大空间与低噪声两项核心优势，同时还有舷窗提供独立观景服务。与之对比俄星辰号核心舱睡眠区，空间狭小且噪声超标，NASA舱段睡眠区同样狭小，但好歹静音水平达到了设计标准，不过遗憾的是没有观景舷窗。 汤洪波睡眠区舷窗 天和一号核心舱睡眠区生动诠释了什么才是真正的＂以人为本＂，那么为什么我们的睡眠区综合能力可以实现后来居上呢？ 主要得益于系统设计与工业能力的升级，天和一号核心舱是当下人类载人航天技术的集大成者，是现阶段人类在太空部署的最为先进的空间站核心舱。 天和一号核心舱舱外视角画面 比如天和一号核心舱几乎可以将整个小柱段舱内空间设计成生活区，在这个条件下核心舱剩余空间将被大幅度压缩，然而我们还是能在核心舱大柱段部署科学研究机柜，同时还有大型空间机械臂、高光电转换效率柔性太阳翼、电推发动机等一系列高新技术产品应用，使得20吨级的天和一号核心舱以一己之力实现国际空间站三至四个舱段相加才能具备的功能。 左侧三大舱段相加的功能完备程度亦不及右侧一个舱段 天宫空间站地面验证舱 明年将与天和一号核心舱对接的问天号实验舱Ⅰ还有3个独立的睡眠区，服务两批航天员在轨轮换期间的短期驻站需求，这意味着后续天宫空间站扩展工程实施后，我们可以拥有12个永久睡眠区，大幅度超越国际空间站的8个永久睡眠区。