톈궁 우주정거장

1. 개요

톈궁 우주정거장은 중국이 건설한 3세대 모듈식 우주정거장으로, '하늘의 궁전'이라는 뜻을 가지고 있다. 톈허 핵심 모듈을 중심으로 원톈, 멍톈 두 개의 실험실 모듈로 구성되어 있으며, 랑데부 및 도킹 기술 개발, 장기 유인 운용, 과학 실험 등을 목적으로 한다. 2021년 톈허 모듈 발사를 시작으로 2022년 11월에 건설이 완료되었으며, 선저우 유인 우주선과 톈저우 화물 우주선을 통해 재보급이 이루어진다. 톈궁은 6명의 승무원을 수용할 수 있으며, 국제 협력을 통해 다양한 국가의 과학 실험을 지원하고 있다.

2. 명명

중국유인우주공정판공실의 수장인 왕 웬바오는 2011년 기자 회견에서 "과거의 업적과 밝은 미래를 고려한다면, 유인 우주 계획은 좀 더 생생한 상징을 가져야 하고, 미래에 지어질 우주 정거장의 이름은 더 강하고 고무적인 이름으로 지어야 한다고 생각합니다. 이 프로젝트가 국가적 명성을 강화하고 국가 결속력과 국민들의 자부심을 강화하기 때문에 일반 대중들도 이름과 상징에 관여해야 한다고 생각합니다."라고 발표했다.

2013년 10월 31일, 중국유인우주공정판공실은 새 우주선들의 이름을 확정했다.

* 우주 실험실의 이름은 톈궁(天宮^중국어, 약칭 TG)으로 하며, 뒤에 번호를 붙인다.
톈궁 1호는 2011년, 톈궁 2호는 2016년 발사되었다.

* 무인 화물 우주선의 이름은 톈저우(天舟^중국어, 약칭 TZ)로 한다.
톈저우 1호는 2017년 발사되었다.

* 새로 지어지는 우주 정거장의 이름도 똑같이 톈궁(天宮^중국어, 약칭 TG)으로 한다.
핵심 선실 모듈의 이름은 톈허(天和^중국어, 약칭 TH)로 한다.
첫째 실험실 모듈의 이름은 멍톈(夢天^중국어, 약칭 MT)로 한다.
둘째 실험실 모듈의 이름은 원톈(問天^중국어, 약칭 WT)로 한다.

* 우주 망원경의 이름은 쉰톈(巡天^중국어), 약칭 XT)으로 한다.
이 이름은 원래 둘째 실험실 모듈의 이름으로 내정되어 있었다.
** 톈궁은 아주 오래전부터 계획되었다.

중국 우주 프로그램에서 사용되는 명칭들은 이전에는 중화인민공화국의 혁명 역사에서 따온 것들이었으나, 이후 신화·종교적인 명칭으로 바뀌었다. 따라서 우주선은 신선(神舟, Shénzhōu) 우주선이 되었고, 우주왕복선은 신룡(神龙, Shénlóng)이 되었으며, 지상 기반 고출력 레이저는 신광(神光, Shénguāng), 슈퍼컴퓨터는 신위(神威, Shénwēi)로 명명되었다.

이러한 시적인 이름은 창어 1호, 창어 2호, 창어 3호, 창어 4호, 창어 5호와 향후 발사될 중국 달 탐사 계획의 탐사선들에도 계속 사용되고 있는데, 달의 여신인 창어의 이름을 따서 명명되었다. "톈궁(天宫)"은 "천상의 궁궐"을 의미한다. 중국 전역에서 톈궁 1호 발사는 사랑 시를 포함한 다양한 감정을 불러일으켰다고 보도되었다. 우주선의 랑데부는 견우와 직녀의 재회에 비유되기도 했다.

3. 목적

톈궁 계획의 마지막 단계는 톈궁 1호와 톈궁 2호에서 얻은 지식을 바탕으로 톈궁 우주정거장을 건설하는 것이다. 중국은 톈궁 우주정거장 건설을 통해 과학자들의 우주 과학 실험 능력을 향상시키고자 한다.

중국유인우주공정판공실(CMSA)에 따르면, 톈궁 우주정거장의 목적과 임무는 다음과 같다.

* 우주선 랑데부 기술 개발 및 경험 축적
* 궤도 상의 영구적인 유인 운용
* 우주정거장의 장기간 자율 우주비행
* 생명유지 시스템 재생 기술 개발
* 자율 화물 및 연료 공급 기술 개발
* 차세대 궤도 운송 수단, 대규모 궤도 과학 및 실용적 응용, 미래 심우주 탐사 기술을 위한 플랫폼 역할

CMSA는 민간 부문의 상업 활동 참여를 장려하며, 이를 통해 비용 효율적인 항공우주 혁신을 기대한다. 우주 관광 또한 고려되고 있다.

톈궁 우주정거장의 구체적인 목적은 다음과 같다.

* 랑데부 및 도킹 기술의 추가 발전
* 장기간 우주 비행 및 체류, 궤도상 우주선의 장기 비행, 재생적 생명 유지, 무인 우주 보급선에 의한 보급 등 주요 기술의 획기적인 발전
* 우주선의 성능 및 기능 검증
* 중대형 궤도상 우주 실험 실행

2016년 6월 유엔우주국은 중국국가항천국과 톈궁 우주정거장(CSS) 이용 기회를 유엔 가맹국에도 개방하는 협정을 맺었다. 일본의 도쿄대학 등 17개국 23개 기관의 9건의 과학 실험도 계획되어 있다.

4. 구조

톈궁 우주정거장은 미르, 국제우주정거장과 같이 여러 모듈을 궤도에서 조립하여 건설하는 3세대 모듈형 우주정거장이다. 모듈식으로 정거장을 제작하면 신뢰도 상승, 제작비 절감, 제작 기간 감소, 다양한 요구 사항 충족 등 여러 장점이 있다.

톈궁 우주정거장의 구조는 다음과 같다.

* SA: 태양 전지
* PORT: 도킹 포트
* TH: 톈허 (선실 모듈)
* WT: 원톈 (실험실)
* MT: 멍톈 (실험실)
* HATCH: 에어로크

우주정거장에서는 과학기술 분야에 대한 젊은 중국 세대와 세계 시청자들의 교육, 동기 부여 및 영감을 주기 위해 우주 강연과 대중 과학 실험을 진행한다. 각 강연은 중국 전역의 교실에서 학생들이 보낸 질문과 답변 세션으로 마무리된다.

CSSARC는 중국 아마추어 무선 클럽(CRAC), 상하이 항공우주 시스템 공학 연구소(ASES) 및 하얼빈 공과대학(HIT)에서 제안한 중국 우주정거장의 아마추어 무선 탑재체이다. 이 탑재체는 전 세계 아마추어 무선 사용자들이 우주비행사와 교신하거나 서로 소통할 수 있는 자원을 제공하고, 학생들이 과학, 기술, 공학 및 수학 분야에 관심을 갖고 진로를 선택하도록 영감을 주며, 더 많은 사람들이 아마추어 무선에 관심을 갖도록 장려하는 것을 목표로 한다.

탑재체의 1단계는 VHF/UHF 아마추어 무선 대역을 사용하여 다음과 같은 기능을 제공할 수 있다.

:* V/V 또는 U/U 승무원 음성
:* V/U 또는 U/V FM 중계기
:* V/V 또는 U/U 1k2 AFSK 디지피터
:* V/V 또는 U/U SSTV 또는 디지털 이미지

4.1. 모듈

톈궁 우주정거장은 미르, 국제우주정거장처럼 여러 모듈을 궤도에서 조립하여 건설하는 3세대 모듈형 우주정거장이다. 모듈식 설계는 신뢰성 향상, 비용 절감, 개발 주기 단축, 다양한 요구 사항 충족 등 여러 장점을 가진다.

톈궁 우주정거장의 핵심 모듈은 톈허로, 승무원 생활 공간, 생명 유지 장치, 우주선 유도, 관제, 조종 기능을 갖추고 있다. 톈허는 생활 공간, 기계 공간, 도킹 포트로 구분되며, 생활 공간에는 부엌, 화장실, 소화 장비, 대기 조절 장치, 컴퓨터, 통신 장치 등이 설치될 예정이다.

멍톈과 원톈은 실험실 모듈로, 톈허 장비 고장에 대비한 우주선 유도, 관제, 조종 장치가 있다. 또한, 미소중력, 우주선, 진공, 태양풍 등을 실험할 수 있는 환경을 제공한다.

ISS 미국 건설부와 달리, 톈궁 우주정거장은 미르나 ISS 러시아 건설부처럼 궤도에서 자동으로 건설된다. 실험실 모듈은 핵심 선실 모듈의 전후방 도킹 포트에 도킹한 후, 로봇 팔이 측면 도킹 포트로 옮긴다.

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톈허 핵심 모듈은 최대 3명의 우주비행사가 거주할 수 있으며, 우주정거장의 유도, 항행, 방향 제어 등을 담당하는 핵심 모듈이다. 또한 우주정거장 전체의 전력, 추진, 생명 유지 시스템도 담당한다. 모듈은 거주구역, 서비스구역, 도킹 포트의 3개 구역으로 나뉜다. 거주구역에는 부엌, 화장실, 소화 장치, 대기 처리 및 제어 장치, 컴퓨터, 과학 실험 장치, 베이징 지상 관제소와의 통신 장치 등이 설치되어 있다. 서비스 구역에는 캐나다암 방식의 로봇 암이 수납되어 있다.

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원톈은 2022년 7월 24일에 발사된 두 개의 실험 모듈 중 하나이다. 톈허 핵심 모듈의 백업 역할도 수행하며, 우주 정거장의 제어 및 관리 기능을 담당한다. 주로 우주 유영에 사용되는 기압 잠금 장치(에어록)와 로봇 팔을 갖추고 있다. 원톈 모듈은 길이 55m의 태양전지판 4개를 장착하여 하루 평균 430kW·h의 전력을 공급할 수 있다.

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멍톈은 2022년 10월 31일에 발사되었다. 미소중력 실험 설비를 탑재하고 있으며, 장비와 물자 운반에 사용되는 에어록을 통해 큐브샛과 같은 소형 인공위성을 발사할 수 있다. 톈허나 원톈 모듈과 달리 거주 설비가 없는 완전한 실험동 모듈이다.

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📌 열 고정 해제

모듈 명칭	발사 시각 (UTC)	발사 로켓	전장	직경	중량
톈허	2021년 4월 29일 03:23:15	창정 5B	16.6m	4.2m	22600kg
원톈	2022년 7월 24일 06:22:32	창정 5B	17.9m	4.2m	23000kg
멍톈	2022년 10월 31일 07:37:23	창정 5B	17.9m	4.2m	23000kg
순톈	2026년 (예정)	창정 5B (예정)	~13m	~4.2m	~20000kg

4.2. 전력

각 모듈에는 태양 전지 2개씩을 부착해 전력을 충당하며, 전지판은 태양 방향을 향해 움직일 수 있게끔 제작된다. 정거장이 지구 그림자 속을 지나갈 때는 저장된 전력을 사용한다.

각 모듈에는 조향 가능한 태양 전지판 어레이가 2개씩 설치되어 있으며, 이는 갈륨 비소 광전지 셀을 사용하여 햇빛을 전기로 변환한다. 지구 그림자에 들어갈 때는 우주정거장에 전력을 공급하기 위해 에너지가 저장된다. 보급 우주선은 대기 항력의 영향을 상쇄하기 위해 정거장 유지를 위한 추진 엔진에 연료를 보충한다. 태양 전지판은 최대 15년 동안 사용하도록 설계되었다.

4.3. 도킹

톈궁 우주정거장의 건설 방법은 소련-러시아의 미르 우주정거장 및 국제우주정거장의 러시아 부분 건설 방법과 유사하다. 톈궁 우주정거장과 선저우는 러시아가 설계한 APAS 도킹 어댑터를 사용한다.

1994년 러시아는 중국에 항공우주 기술 일부를 매각했으며, 1995년 두 나라는 소유스 기술(훈련, 소유스 캡슐 제공, 생명 유지 장치, 도킹 시스템, 우주복)을 중국에 넘긴다는 협정을 맺었다. 중국은 이 기술로 우주선을 개량해, 최종적으로 선저우 우주선을 만들었다. 2000년 시작된 중국 유인 우주 개발 계획에 맞추어, 중국과 러시아는 도킹 장치 개발 등 기술 교류를 진행했다. 2009년 중국국가항천국은 우주비행사들에게 도킹 방법을 훈련시키기 시작했다.

여러 소식통에 따르면 도킹 시스템은 APAS-89/APAS-95를 개조한 것이 사용된다고 하며, 미국의 소식통은 완전히 동일하다고도 주장했다. 중국의 도킹 시스템이 현재 ISS에 사용되는 시스템과 호환될지에 대해서는 논란이 있다.

톈허(天和) 모듈 및 러시아의 ISS 모듈과 마찬가지로, 우주정거장의 모듈은 완전히 조립된 상태로 발사된다. 이와는 달리, 미국의 ISS 모듈은 케이블, 배관, 구조물의 수동 연결이 필요하며, 설치에 우주유영이 필요했다. 톈허 핵심 모듈의 도킹 포트는 축 방향으로만 직접 도킹을 지원하며, 측면에 도킹하려면 먼저 축 방향으로 도킹한 후 로봇 팔을 이용하여 측면 도킹 포트로 이동해야 한다.

4.4. 로봇 팔

톈궁 우주정거장에는 여러 개의 로봇 팔이 있다. 톈허 핵심 모듈에는 '중국 팔(Chinarm)'이라고 불리는 10미터 길이의 ISS 캐나다식 SSRMS 로봇 팔이 장착되어 있다.

원톈 모듈에는 '중국 팔'보다 위치 정확도가 5배 더 높은 5미터 길이의 로봇 팔이 있다. 원톈 로봇 팔은 주로 우주인의 우주 유영(EVA) 중에 우주정거장 외부의 실험 장비 및 기타 하드웨어를 이동하는 데 사용된다. '중국 팔'에는 이중 암 커넥터가 설치되어 있어 원톈 로봇 팔과 연결하여 작업 범위와 중량 한계를 확장할 수 있다.

멍톈 모듈에는 화물 이동을 지원하기 위해 설치된 탑재체 발사 메커니즘이 있다. 로봇 팔은 화물 기압장치에서 실험 장비를 회수한 다음, 모듈 외부에 장착된 외부 어댑터에 설치할 수 있다. 또한 마이크로위성 발사에도 사용할 수 있다.

상하이 우주비행 기술학원에서 개발한 두 개의 색인 로봇 팔은 두 개의 실험실 모듈의 도킹 포트 상단에 장착되어 건설 중에 모듈의 위치를 재배치하는 데 도움을 준다. 톈허 모듈의 도킹 포트는 축 방향으로만 직접 도킹을 지원하며, 측면에 도킹하려면 먼저 축 방향으로 도킹한 후 로봇 팔을 이용하여 측면 도킹 포트로 이동해야 한다.

5. 실험 장비

2016년 6월 기준 세 모듈에 설치 예정된 실험 장비들은 다음과 같다.

우주정거장에는 밀폐된 가압 환경에 23개의 실험 랙이 설치될 예정이다. 노출된 실험을 위한 플랫폼도 있는데, 웬톈(問天) 실험실 모듈에는 22개, 멍톈(夢天) 실험실 모듈에는 30개가 있다. 중국유인우주공정판공실(CMSA)은 1,000개가 넘는 실험을 잠정 승인했으며, 우주정거장에서 실험이 진행될 예정이다.

미소중력 환경에서의 농업은 장기 우주 비행을 위한 지속 가능한 식량 자원으로 벼와 애기장대(애기장대) 재배를 통해 탐구되었다.

6. 재보급

톈궁 우주정거장의 재보급은 유인 우주선 및 무인 화물 우주선을 통해 이루어질 예정이다.

톈저우는 톈궁 1호 우주선을 개조한 파생형으로, 이 우주정거장에 대한 로봇 화물 우주선으로 사용된다.

6.1. 선저우(神舟)

선저우(神舟^중국어)는 승무원을 궤도로 보내기 위한 유인 우주선이다. 선저우는 승무원의 생활 공간인 궤도창(轨道舱^중국어), 승무원의 지구 재진입에 사용되는 귀환창(返回舱^중국어), 연료와 기계 장치 다수가 실려있는 추진창(推进舱^중국어)으로 나누어진다.

6.2. 톈저우(天舟)

톈저우(天舟^중국어)는 톈궁 1호를 기반으로 개발된 무인 화물 우주선으로, 톈궁 우주정거장에 식량과 연료 등을 재보급하기 위해 쓰일 예정이다. 발사, 랑데부, 도킹 전 과정은 자동으로 운영되며, 단순 보급 임무의 비용 절감 효과가 클 것으로 예상된다. 이후 궤도에서의 우주선 건조에도 사용될 수 있다.

톈저우의 발사 질량은 약 13000kg이며, 탑재량은 약 6000kg이다. 발사, 랑데부 및 도킹은 임무 제어 및 승무원이 오버라이드 또는 모니터링 역할로 사용되는 완전 자율적인 방식이다.

7. 건설 계획

2011년, 우주 정거장 건설이 2020년부터 2022년까지 진행될 계획이라고 발표되었고, 2013년에는 핵심 모듈은 2018년, 실험실 모듈을 2020년 및 2022년 발사하기로 계획이 앞당겨졌다. 하지만 2018년이 되자 계획은 2020년에서 2023년으로 늦춰졌다.

중국 우주정거장 건설은 2021년 4월 공식적으로 시작되었다. 계획된 11개의 임무에는 3개의 모듈 발사, 4개의 유인 임무 및 4개의 무인 화물 운송이 포함된다. 2021년 4월 29일, 정거장의 첫 번째 구성 요소인 톈허(天和) 핵심 모듈이 문창 우주발사장에서 창정 5호 B 로켓에 실려 궤도에 진입했다. 2021년 5월 29일, 톈허 핵심 모듈에 톈저우(天舟) 2호 무인 화물 우주선이 발사되어 선저우 12호 승무원을 위한 준비를 마쳤다. 2021년 6월 17일, 선저우 12호 팀이 우주정거장에 도킹하여 톈궁(天宮) 정거장을 방문한 최초의 승무원이 되었다.

2021년 7월 4일, 류보밍과 탕홍보가 업그레이드된 중국 페이톈 우주복을 착용하고 첫 번째 우주유영을 시작했다. 류보밍과 니에하이성은 2021년 8월 20일 두 번째 우주유영을 완료했다. 2021년 9월 16일, 선저우 12호 승무원은 귀환 우주선에 탑승하여 톈허에서 분리되었다. 승무원들은 같은 날 내몽골 자치구의 고비 사막에 착륙했다.

2021년 9월 20일, 선저우 13호 승무원의 도착을 위해 톈저우 3호 무인 화물선이 발사되었다. 선저우 13호는 2021년 10월 15일 우주정거장에 도킹했다. 2021년 11월 7일, 선저우 13호 승무원 채지강과 왕야핑이 최초의 우주유영을 실시하여 왕야핑을 중국의 최초 여성 우주유영자로 만들었다.

2021년 12월 26일, 선저우 13호 승무원 채지강과 예광푸는 두 번째 우주유영을 실시했다. 2022년 1월 5일, 선저우 13호 팀은 10미터 길이의 칭팔(Chinarm)을 사용하여 톈저우 2호 보급선을 20도 회전시킨 후 원래 위치로 돌려놓았다. 2022년 3월, 선저우 13호 승무원은 우주정거장에서 분리 준비를 시작했다. 승무원들은 2022년 4월 16일 중국에 착륙했다. 그 직후 중국은 5월 다음 유인 임무를 위해 톈저우 4호 화물 우주선을 발사했다. 무인 화물선은 2022년 5월 9일 우주정거장에 도킹했다.

선저우 14호부터 중국은 공식적으로 우주정거장의 최종 건설 단계를 시작했으며, 3명의 우주비행사가 2022년에 도착할 2개의 실험실 모듈을 감독하는 임무를 맡았다. 2022년 6월 5일, 선저우 14호 승무원이 우주정거장에 도착했다. 2022년 7월 19일, 원톈 모듈의 도착을 위해 톈저우 3호가 정거장에서 분리되었다. 2022년 7월 24일, 원톈 실험실 모듈이 문창 우주센터에서 발사되어 같은 날 톈허 핵심 모듈과 랑데부했다. 원톈은 톈궁 우주정거장의 두 번째 모듈이자 최초의 실험실 모듈(LCM)이다.

2022년 9월 2일, 승무원 천둥과 류양이 새로운 원톈 에어록에서 최초의 우주유영을 수행했다. 2022년 9월 17일, 우주비행사 천둥과 채주저가 두 번째 우주유영을 수행했다. 2022년 9월 30일, 모든 승무원이 협력하여 원톈 모듈을 전방 포트에서 우현 측면 도킹 포트로 이동했다. 2022년 10월, CMSA는 톈궁 우주정거장 건설을 완료하기 위해 세 번째이자 마지막 모듈인 멍톈의 발사를 준비했다.

2022년 10월 31일, 멍톈 모듈이 문창 우주센터에서 발사되어 13시간 후 정거장에 도킹했다. 2022년 11월 3일, 멍톈은 인덱싱 로봇 팔을 통해 전방 도킹 포트에서 좌현 측면 도킹 포트로 자율적으로 이동하여 톈허 핵심 모듈과 계획된 영구 위치에 성공적으로 정박하여 T자 모양을 형성했다. 이후 CMSA는 톈궁 우주정거장 건설이 공식적으로 완료되었다고 발표했다.

2022년 11월 10일, 톈저우 4호 화물 우주선이 톈궁에서 분리되었고, 같은 날 톈저우 5호가 발사될 준비를 했다. 톈저우 5호는 2022년 11월 12일 발사되었다. 2022년 11월 29일, 선저우 15호 승무원 페이쥔롱, 덩칭밍, 및 장루가 우주정거장으로 발사되었다.

2024년 12월 17일, 채주저는 송링둥과 함께 인류 역사상 가장 긴 9시간 6분의 우주유영 기록을 세웠다.

순톈(巡天)은 2026년에 발사될 예정인 우주망원경이다.

8. 안전성

톈궁은 10년 동안 사용하도록 설계되었지만 15년까지 연장될 수 있으며, 3명의 우주비행사를 수용할 수 있다. 중국 유인우주선은 궤도 이탈 연소를 사용하여 속도를 늦추고 지구 대기권으로 재진입한다. 승무원을 태운 우주선에는 열 차폐막이 있어 지구 대기와 접촉할 때 발생하는 공기역학적 가열로 인한 파괴를 방지한다. 정거장 자체에는 열 차폐막이 없지만, 우주정거장의 작은 부품들이 지구 표면에 도달할 수 있으므로, 무인 지역을 궤도 이탈 기동의 목표로 삼을 것이다.

8.1. 궤도 쓰레기

톈궁 우주정거장은 고도 340 ~ 450 km, 지구 열권 가운데에 위치할 예정이며, 이 곳에는 수를 셀 수 없을 정도로 많은 우주 쓰레기가 분포해 정거장을 위협한다. 대형 쓰레기는 정거장을 통째로 파괴할 수 있지만, 크기가 크기 때문에 추적이 쉽다. 오히려 너무 작아 레이다에도 잡히지 않는 1 cm 이하 입자가 더 위험한데, 크기는 작지만 가지고 있는 운동 에너지가 크기 때문에 정거장에 큰 손상을 줄 수 있기 때문이다.

만약 우주 쓰레기가 정거장에 접근하는 것을 지상에서 발견한다면, 정거장에 통보되어 정거장이 우주 쓰레기를 피하기 위해 엔진을 가동시켜 움직이게 된다. 만약 피하기 너무 늦었다면 승무원은 모두 선저우에 탑승하여 만일의 사태가 일어날 시 지구로 바로 귀환할 수 있도록 준비한다.

8.2. 방사선

지구 저궤도의 우주정거장은 지구의 자기장을 통해 우주의 방사능으로부터 어느 정도 보호되며, 지구의 자기장이 태양풍에 의해 휘어지기 시작하는 지점은 지상에서 7만 킬로미터 정도이다. 하지만 태양 플레어는 승무원에게 몇 분 전에야 통지할 수 있다는 점에서 위험하다. 2005년 국제우주정거장의 승무원들이 X-3등급 태양 플레어의 "양성자 폭풍" 기간 동안 즈베즈다 모듈로 대피한 사례도 있다. 태양풍 및 우주선의 양성자 등 하전 입자는 대부분 지구 대기가 흡수하나, 대기 밖의 우주비행사들은 하루에 1년치 방사선인 1mSv를 받기 때문에, 암 발병 가능성이 높아지며, 염색체나 림프구에 손상을 줘 면역력이 급격히 감소한다.

9. 국제 협력

2011년 선저우 8호와 톈궁 1호의 도킹 직후, 중국국가항천국과 이탈리아 우주국은 우주 비행 및 과학 연구 분야 협력, 톈궁 우주정거장 프로젝트 참여 의사를 밝혔다. 2017년 2월 22일에는 양국 간 장기적 유인 우주활동 협력 협약이 체결되었다. 이는 국제우주정거장 건설 및 활용에 대한 이탈리아의 경험과 중국의 톈궁 우주정거장 건설 계획이 맞물려 좋은 효과를 낼 것으로 기대된다.

중국 유인 우주 공정(CMSA)과 이탈리아 우주 기구(ASI) 간의 유인 우주 비행 협력은 2011년에 논의되었으며, 여기에는 중국 유인 우주 정거장 개발 참여, 우주비행사 방문, 과학 연구 등이 포함되었다. 2011년 11월, 중국 국가 우주국과 이탈리아 우주 기구는 우주 운송, 통신, 지구 관측 등 협력 분야를 포괄하는 초기 협력 협정에 서명했다.

2017년, 유럽 우주 기구(ESA)는 CMSA와 유인 우주 비행 훈련을 시작하여, ESA 우주비행사를 톈궁에 파견하는 것을 목표로 하였다. ESA 우주비행사들은 중국에서 수상 착륙 생존, 언어 학습, 우주선 운영 등의 훈련을 받았다. 그러나 2023년 1월, ESA는 정치 및 재정적 이유로 중국 우주 정거장에 우주비행사를 파견하지 않겠다고 발표했다.

2019년, 이탈리아의 고에너지 우주 방사선 검출(HERD) 실험이 중국 우주 정거장에 탑재될 예정이었다.

같은 해, CMSA와 유엔 우주 업무 사무국(UNOOSA)은 UN 회의에서 국제 실험을 선정했다. 42건의 신청 중 9건의 실험이 승인되었으며, 일부는 톈궁 2호에서 수행된 실험의 연장선이었다. 스위스, 폴란드, 독일, 중국이 제안한 감마선 폭발 편광측정 연구 실험인 POLAR-2가 그 예이다. 오슬로 대학교의 캐나다 교수 트리시아 라로즈 박사는 무중력 상태가 암 성장에 미치는 영향을 연구하는 31일간의 암 연구 실험을 개발했다. UNOOSA 체제하에 톈궁은 벨기에, 프랑스, 독일, 인도, 이탈리아, 일본, 멕시코, 네덜란드, 페루, 러시아, 사우디아라비아, 스페인 등 23개 기관, 17개국의 실험을 주최할 것으로 예상된다.

CMSA는 외국 우주비행사의 참여를 지지하며, 여러 국가가 참여 의사를 표명했다고 밝혔다. CMSA 부국장 지치밍은 "가까운 미래에 중국과 외국 우주비행사들이 함께 비행하고 일하는 모습을 보게 될 것"이라고 말했다.

2022년 10월, 톈궁 우주정거장은 홍콩과 마카오에 선발 과정을 개방했다.

10. 운영

2022년 6월 5일부터 톈궁은 상시 유인 우주정거장이 되었으며, 보통 3명의 승무원이 근무하지만 최대 6명까지 수용할 수 있다. 2022년 11월 우주정거장 건설이 완료된 후, 선저우 14호에서 선저우 15호로 승무원 교대가 이루어지는 동안 5일간 처음으로 6명의 승무원이 탑승했다. 톈궁 우주정거장의 운영은 중국의 베이징 우주비행 제어센터에서 제어한다. 탑승 우주비행사의 안전을 보장하기 위해 창정 2F/G 로켓과 선저우 우주선이 항상 비상 구조 임무를 위해 대기하고 있다.

10.1. 승무원 활동

톈궁 우주정거장의 우주비행사들은 중국 표준시를 따르며 생활한다. 보통 아침 7시경에 일어나 베이징 관제센터와 회의를 하고 8시에 업무를 시작한다. 21시까지 정해진 일정을 따르며, 이후 관제센터에 업무 진행 상황을 보고한다. 13시 30분에는 거주 구역으로 이동하여 약 1시간 동안 낮잠을 잔다. 식사와 휴식을 위한 시간도 주어진다. 톈궁 우주정거장에는 지구의 낮, 황혼, 밤을 모방하는 조명 기능이 있어 우주비행사들의 서카디안 리듬 유지를 돕는다.

톈궁 우주정거장에는 원격 제어 가전제품과 물류 관리 시스템 등 홈 오토메이션 기능이 있다. 우주비행사들은 태블릿 컴퓨터로 정거장 내 물품을 확인하고 정리할 수 있다. 모든 물품에는 QR 코드가 부착되어 있어 효율적인 관리를 돕는다. 정거장 내 기기 간 통신은 Wi-Fi 네트워크를 통해 무선으로 이루어져 선 정리가 필요 없다.

톈궁으로 향한 최초의 유인 임무인 선저우 12호는 90일 동안 진행되었다. 선저우 13호부터는 약 180일 동안 임무를 수행한다.

중국 유인우주국(CMSA)은 선저우를 대체할 멍저우 우주선 시험을 발표했다. 멍저우는 우주비행사를 톈궁으로 수송하고 달 탐사 능력도 제공하도록 설계되었다. 중국의 차세대 유인 운반선은 재사용이 가능하며, 지구 대기권 재진입 시 고온을 견딜 수 있는 분리형 열 차폐막을 갖추고 있다. CMSA 관계자에 따르면, 새로운 캡슐 설계는 선저우보다 크다. 멍저우는 최대 6~7명의 승무원을 수용할 수 있으며(선저우보다 3명 더 많음), 우주비행사가 화물을 지구로 가져올 수 있는 화물칸도 갖추고 있다. 반면, 톈저우 화물 보급 우주선은 화물을 지구로 가져오도록 설계되지 않았다.

10.2. 음식 및 개인 위생

톈궁 우주정거장의 우주비행사들은 중국 표준시를 따르며 생활한다. 보통 아침 7시경에 일어나 베이징 관제센터와 회의를 하고 8시에 업무를 시작한다. 21시까지 일정을 따른 후 관제센터에 보고하고, 13시 30분에는 거주구역에서 1시간 정도 낮잠을 잔다. 식사와 휴식을 위한 시간도 주어진다. 정거장에는 지구의 낮, 황혼, 밤을 모방한 조명 기능이 있어 저궤도에서 하루 16번 일출과 일몰을 경험하는 승무원들의 서카디안 리듬 유지를 돕는다.

톈궁 우주정거장에는 원격 제어 가전제품과 물류 관리 시스템 등 홈 오토메이션 기능이 있다. 승무원들은 태블릿 컴퓨터로 정거장 내부 물품을 확인, 정리하며, 모든 물품에는 QR 코드가 부착되어 있다. 정거장 내 기기 간 통신은 Wi-Fi를 통해 무선으로 이루어진다.

우주비행사들의 선호도에 따라 120가지가 넘는 음식이 제공된다. 마늘 소스 돼지고기, 궁보계정, 후추 소고기, 유향슬육, 절인 배추 등 주식과 차, 주스 등 음료는 톈저우급 무인 화물 우주선으로 보급된다. 신선한 과일과 채소는 냉장고에 보관된다. 대부분 음식은 고형이고 뼈가 없으며 작은 조각으로 준비된다. 돼지고기 소스와 사천 후추 소스 등 양념은 미세 중력에서 미각 변화를 보완한다. 정거장에는 음식 준비용 작은 부엌 테이블, 냉장고, 정수기, 전자레인지가 있어 우주비행사는 "필요할 때마다 항상 따뜻한 음식을 먹을 수 있다." 톈저우 4호부터는 채소 공급량이 늘어 종류가 32가지로 증가했다.

정거장 핵심 모듈 톈허는 승무원 거주 공간을 제공하며, 3개 침실, 우주 화장실, 샤워 시설, 체육 시설이 있다. 각 침실에는 작은 원형 창문, 헤드폰, 환기 시설 등이 있다. 신경근 전기 자극으로 근육 위축을 방지한다. 작업 구역 소음은 58데시벨, 수면 구역은 49데시벨이다. 환기 시스템은 공기 순환을 제공하며, 작업 구역 풍속은 0.08 m/s, 수면 구역은 0.05 m/s이다. 원톈 실험실 모듈에 단기 체류용 추가 거주 공간 3곳이 있다.