天和核心舱（Tianhe Core Module, TCH），是中国空间站“天宫”的第一个组成部分，也是其最重要、最核心的舱段。它不仅是空间站未来运行和管理的“大脑”，更是航天员在轨长期生活和工作的基础设施。围绕天和核心舱，人们自然会有许多具体而详细的问题。
天和核心舱是什么？
天和核心舱并非仅仅是一个简单的空间居住舱，它是一个高度集成的多功能航天器。它的全称是“空间站天和核心舱”。它是中国空间站的指挥控制中心、生命维持中心、主要居住区和对接枢纽。可以理解为整个空间站的“心脏”和“大脑”。
它由三个主要部分组成：
- 节点舱 (Node Module)：位于核心舱前端，是一个具有多个对接口的圆柱形结构。它是实现不同航天器（如载人飞船、货运飞船、实验舱等）与核心舱对接、停靠和人员/物资转移的关键枢纽。节点舱设有径向对接口和轴向对接口。
- 服务舱 (Service Module)：位于核心舱中部，是核心舱的主要功能舱段。这里容纳了航天员的主要生活和工作区域，包括睡眠区、卫生区、餐饮和锻炼区，以及大量的科研载荷和控制设备。
- 资源舱 (Resource Module)：位于核心舱后端，主要包含动力系统、推进系统、电源系统等。大型柔性太阳翼安装在资源舱两侧，负责为整个核心舱及后续对接的舱段提供电能。这里也设置了推进剂贮箱和姿态控制发动机。
天和核心舱为什么是“核心”？
天和核心舱之所以被称为“核心”，是因为它承担着支撑整个空间站运行的最关键功能：
- 控制中心：整个空间站的姿态控制、轨道维持、动力管理、信息处理和与地面的通信，都主要由天和核心舱的控制系统完成。它是空间站的指挥中枢。
- 生命维持：核心舱内集成了先进的生命维持系统，能够循环再生氧气和水，去除二氧化碳和其他有害气体，维持舱内适宜的温度、湿度和气压，为航天员提供一个可长期生存的环境。
- 能源中心：巨大的太阳能电池板安装在核心舱上，捕获太阳能并转化为电能，通过核心舱的电力系统分配给自身和其他对接的舱段。
- 连接枢纽：核心舱的节点舱提供了多个对接口，允许后续的问天实验舱、梦天实验舱、载人飞船、货运飞船等顺利对接，将它们整合成为一个整体。
- 主要居住区：在空间站组装初期和中期，天和核心舱是航天员主要的居住和活动空间。即使后续实验舱加入，核心舱依然是重要的生活和休息区域。
没有天和核心舱，后续的实验舱无法独立运行，也无法与地面建立有效的长期联系，更无法形成一个可供航天员长期驻留和工作的整体。因此，它是空间站建设必须首先发射并建立稳定运行的基础。
天和核心舱在哪里？
天和核心舱运行在距离地球表面约400公里的近地轨道上。这是一个相对较低且稳定的轨道高度，便于进行货物补给和人员往返，同时也处于地球大气层外，可以避免大气阻力过大。其轨道倾角约为41.5度，这意味着它可以覆盖中国大部分国土以及地球上其他许多有人居住的地区，方便地面测控和观测。
在完整的中国空间站结构中，天和核心舱位于最中央。问天实验舱和梦天实验舱则通过节点舱的径向对接口与核心舱相连，形成一个T字形的基本构型。货运飞船和载人飞船则通常对接在核心舱或实验舱的轴向或径向对接口上，作为补给和人员运输的通道。
天和核心舱有多大？有多少能力？
天和核心舱是一个相当庞大的航天器，具有可观的尺寸和能力：
- 尺寸：
- 总长：约16.6米（不含对接口附属结构）。
- 最大直径：约4.2米。
- 质量：发射质量约为22.5吨，是目前中国发射的质量最大的航天器。
- 内部容积：可居住的舱内空间约为50立方米。虽然这只是整个空间站未来总容积的一部分，但已经足够满足3名航天员在轨长期驻留的基本生活需求。
- 乘员容量：设计支持3名航天员长期在轨工作和生活。在人员轮换期间，短期内最多可容纳6名航天员。
- 对接口数量：节点舱拥有多个对接口。前方轴向对接口（用于对接载人飞船），下方径向对接口（用于对接货运飞船），左侧和右侧的径向对接口（用于对接问天和梦天实验舱）。后方服务舱末端也有一个对接口，主要用于货运飞船的停靠。这使得核心舱成为连接其他所有主要部分的枢纽。
- 发电能力：两侧巨大的柔性太阳翼展开面积非常可观，能够为核心舱提供充足的电力，初步估算可达数十千瓦级别，这足以支撑核心舱自身的运行以及为对接的实验舱提供一部分电力。
天和核心舱是如何发射的？
天和核心舱于2021年4月29日在中国文昌航天发射场，由长征五号B遥二运载火箭成功发射升空。长征五号B是中国专门为空间站舱段发射而研制的捆绑式重型运载火箭，其巨大的运载能力可以将重达二十余吨的单个空间站舱段直接送入近地轨道。发射过程包括火箭点火、起飞、助推器分离、整流罩分离、一级和二级分离，最终将核心舱精确送入预定轨道。发射后，核心舱自主进行状态建立和轨道调整，为后续的对接和组装做准备。
天和核心舱是怎么运行的？
天和核心舱的运行是一个复杂而精密的系统工程：
动力与姿态控制
核心舱自身配备了推进系统和姿态控制系统。通过位于资源舱的推力器，可以进行轨道高度和姿态的精确调整，以维持空间站的稳定运行和对接需求。先进的控制律和地面测控协同工作，确保空间站始终处于预定轨道和朝向。太阳翼会根据轨道位置自动调整角度，最大化接收太阳能。
生命维持系统
舱内的生命维持系统实现了环境控制与生命保障（ECLSS）功能。例如：
- 氧气生成：通过电解水产生氧气供航天员呼吸。
- 二氧化碳去除：使用吸附剂等技术去除航天员呼出的二氧化碳。
- 水循环：收集航天员的尿液、汗液和舱内冷凝水，经过多级净化处理后，重新变成饮用水和生活用水，大大减少对地面供水的依赖。
- 温度与湿度控制：通过散热系统和空调系统维持舱内适宜的温度和湿度。
- 空气质量监测：实时监测舱内有害气体浓度，并进行净化处理。
电力系统
核心舱的太阳能电池板将光能转化为电能，通过电力调节器进行管理，储存在蓄电池中，并分配给核心舱自身各个系统以及通过对接口供给其他舱段和飞船。这是一个高效的能源生成、存储和分配网络。
信息与通信系统
核心舱是空间站的信息中枢。它处理来自舱内外的各种数据（如环境参数、设备状态、科学实验数据等），并通过通信系统与地面控制中心进行高速数据传输（包括遥测、遥控、语音和视频通信）。这依赖于中继卫星和地面站构成的天地通信网络。
居住与工作环境
核心舱内的布局充分考虑了航天员的舒适度和工作效率。每个航天员都有独立的睡眠舱，保证休息质量。有专门的区域用于锻炼，以对抗空间失重带来的肌肉萎缩和骨质流失。厨房和卫生间设施齐全，尽管与地面有所不同，但能满足基本生活需求。舱内设置了多个工作站，用于设备操作、状态监测和科学实验。舱壁和设备上遍布把手和限制装置，方便航天员在失重环境下移动和固定身体。
天和核心舱的成功发射和稳定运行，标志着中国空间站建造迈出了关键的第一步，它不仅是后续舱段对接的基础，更是航天员“太空之家”得以建立的基石，其复杂的设计和强大的功能是人类航天技术的重要体现。
