神舟轨道舱变形记

　　神舟飞船是我国目前唯一一款现役载人飞船，众所周知，神舟载人飞船为三舱结构，由轨道舱、返回舱、推进舱组成，从神舟一号开始就是如此。所以我们难免会有一种错觉，神舟一号到神舟十三号都是一样的。其实不然，尤其是轨道舱，一舱分饰多角，经历了翻天覆地的变化。
　　一直以来，飞船返回舱和推进舱的职能相对固定：返回舱，在上升段和返回段是航天员们的座舱，飞船的关键状态信息大都显示于返回舱的仪表屏幕上，在飞船单飞的那些年，航天员们几乎要一刻不离地在返回舱轮流值班，确保随时掌握飞船的飞行状态，因此，返回舱的角色——航天员的座舱+工作舱；推进舱，顾名思义为飞船提供推进动力，发动机、电源等都位于推进舱，因此，推进舱的角色——飞船的能源舱+动力舱。
　　而轨道舱承担的角色就复杂了，从神舟一号起至今经历了多次变形，大致可分为以下五个阶段。
　　第一阶段：配重空舱
　　神舟一号轨道舱除轨返分离的供电设备外没有安装其他设备，仅起到配重作用，在轨飞行一天。
　　第二阶段：空间科学实验/技术试验舱
　　从神舟二号起，轨道舱被赋予了空间科学实验/技术试验舱的职能。从神舟二号到神舟六号，在返回舱返回地面后，轨道舱作为留轨舱继续在轨道上飞行。这也是早期的飞船轨道舱有太阳电池翼的原因，在轨道舱分离后独立飞行期间为设备提供电源。
　　神舟二号模拟图（图片来源：中国载人航天工程官网）
　　正在吊运的神舟六号飞船轨道舱（图片来源：中国载人航天工程官网）
　　留轨的轨道舱在轨飞行六个月左右，轨道舱及其前端的附加段根据实验/试验需求的不同安装有相应的载荷设备，开展了多个领域的研究，如空间天文、对地观测、空间物理/生命/生物/材料等领域科学实验、空间环境综合监测、航天新技术验证等。获取了一批具有国际领先水平的科学和应用成果，全面提升了我国空间科学研究和航天技术发展的水平。
　　神舟五号轨道舱安装有对地观测的相机（图片来源：中国载人航天工程官网）
　　第三阶段：生活舱+工作舱+货物舱
　　从神舟五号起，飞船开始执行载人任务，杨利伟第一次飞天由于时间较短未进入轨道舱，所以严格来讲，从神舟六号任务开始，轨道舱在开展科学实验/技术试验的基础上，又增加了航天员的生活舱的职能，舱内安装有食品加热装置、大小便收集装置、睡袋等设施，是航天员吃饭、洗漱、如厕、睡觉的场所。同时，轨道舱也是航天员的工作舱，我国在神舟六号内首次开展了有人参与的空间科学实验，使我国成为世界上第三个能够进行有人参与的空间科学试验的国家。
　　食品加热装置（图片来源：中国载人航天工程官网）
　　此外，轨道舱还被用作货物舱，运送飞船正常运行所需的备品、备件，以及航天员的生活、工作物资。在飞船结束任务后，航天员在轨产生的垃圾和不需返回地面的物品会作为垃圾存放于轨道舱，在轨道舱离轨后随舱燃烧于大气层。
　　第四阶段：气闸舱
　　为了完成神舟七号的出舱任务，轨道舱在上述职能的基础上又被临时征用为气闸舱，而航天员在发射前进入飞船的位于轨道舱的进舱舱门也成为了在轨的出舱舱门。气闸舱，与长江大坝的船闸有些类似。不同的是，船闸作用是水位过渡，而气闸舱是常压到真空的气体压力过渡。国外的载人航天器有专门的气闸舱。将航天员的生活舱＂一舱两用＂改成气闸舱，是我国航天的独创之举。
　　神舟七号航天员从轨道舱出舱舱门出舱（图片来源：中国载人航天工程官网）
　　此外，神舟七号轨道舱前端安装有伴飞卫星，飞船入轨后释放，伴星拍下了清晰的飞船全貌，属我国首次在轨实拍航天器。
　　伴星拍摄的神舟七号照片（图片来源：中国载人航天工程官网）
　　第五阶段：交会对接机构登舱
　　从神舟八号开始中国载人航天进入了空间实验室/空间站时代，飞船的空间科学实验职能逐步被天宫空间实验室以及现在的天宫空间站替代，轨道舱的＂空间科学实验/技术试验舱＂角色被淡化，变成了支持完成交会对接，使航天员顺利进入空间实验室/空间站，也就是说对于飞船轨道舱来说，进入了交会对接时代。
　　轨道舱顶端的附加段被取消，换为对接机构以及轨道舱前舱门，飞船与空间实验室/空间站完成对接并形成组合体后，航天员穿过轨道舱前舱门进入空间实验室/空间站的更大的空间内工作、生活，此后轨道舱也卸下了＂生活舱+工作舱＂的角色，直至飞船完成任务后与空间实验室/空间站分离。
　　天宫一号拍摄的神舟八号（图片来源：中国载人航天工程官网）
　　神舟八号后，飞船轨道舱的状态基本固定了，一直沿用至今。
　　科学审核：白瑞雪，国际宇航联空间教育委员会委员