2011年至2021年，国际空间站又增加了比格罗充气舱、主教气闸舱、科学号实验舱等三个扩展舱段、替换了码头号节点舱，使它成为人类历史上建造的最大（109x73米）、最重（420吨）的组合航天器。

人类进入航天时代60多年来，除了以上三个空间站，再无在轨组装建造大型航天器的案例。中小型航天器的在轨装配技术探索了数十年，至今也无实用先例。在轨组装在太空恶劣环境下进行，建造过程中航天器系统需要不断进行重构，模块化航天器的总体和子系统设计需要全面考虑诸多因素。模块化舱段或构件的建造测试、地面模拟、发射和对接、在轨组装和系统重构需要重型火箭、对接机构、空间机械臂、舱外活动等各种技术能力的支持。事实证明，在轨组装绝非易事。只有少数航天强国才能胜任。

中国空间站两个实验舱段都采用和平号开创的轴向对接、机械臂转位的组装方式。为了减少电池板相互遮挡，中国空间站还计划在适当时候将天和号核心舱的两块电池板移位到两个实验舱末段并实现供电系统的重构，其移位距离远超实验舱转位操作，将更具挑战性。这使得中国空间站的建造难度和技术要求都超过了和平号。

完成状态的中国空间站（图源：CMS/互联网）

国际空间站建造中实施了更多复杂的操作，例如使用机械臂从航天飞机货舱“吊装”大型舱段并安装到空间站、桁架的拼接安装、大型电池板收拢后移位及重新展开等。由于舱段数量多、美俄舱段设计差异很大，空间站舱段间、子系统间的接口和动态重构因此也变得相当复杂。但实事求是地说，国际空间站的复杂性很大程度上是美俄不同设计理念和两种不同标准带来的无奈结果，而非先进性的体现。

中国空间站更为简单的建造程序不仅是因为规模小，也是借鉴了以往空间站经验教训后优化设计的结果。而中国空间站的太空机械臂 - 在轨组装的关键设施 - 和国际空间站的“加拿大臂二号”相比一点也不逊色，同样具有在空间站外部长距离“爬行”的功能。它完全能胜任国际空间站执行过的复杂操作以及现在可能还无法想象的各种未来任务。

航天器在轨建造是人类长期以来一直梦想和追求的目标。它不仅是建造超大规模航天器的唯一手段，也是未来太空资源原位利用的重要技术。在轨建造分为三个层次：大型航天器在轨组装、单体航天器在轨装配、构件级太空制造。目前已经实现的空间站在轨组装属于第一层次。后两个层次目前各国都还处于探索阶段。哈勃太空望远镜的多次在轨维修已经实现了航天器零部件的更换和升级，其实已经为在轨装配单体航天器打下了基础。而在中国新一代载人飞船试验船和国际空间站上进行的3D打印实验，则是构件级太空制造的成功探索。

中国新一代载人飞船试验船上的3D打印实验（图源：CCTV）

航天器在轨建造目前还处于初级阶段。随着人类探索太空规模的扩大，它将变得越来越重要，未来发展空间十分巨大。它也将成为主要航天国家展开激烈竞争的重要领域。大规模航天器和地面基础设施有着不少共性。中国号称“基建狂魔”，它理应成为我国发挥优势的领域。

中国航天曾长期落后于苏美等航天先行国家。通过几十年积累，尤其是进入新世纪以来的不懈努力，现在终于后来居上，进入了第一阵营行列。问天号的发射、对接和安装标志着中国已经掌握大型航天器在轨建造技术，具有里程碑式意义。这可能是中国成为“太空基建狂魔”的第一步。

按计划，中国空间站在完成第一阶段建设后，还将发射更多扩展舱段，在轨建造技术将进一步成熟。我们的下一个目标是月球。中俄已经签约建设月面科研站。月球空间站也是合乎逻辑的下一步。月球距离遥远，发射成本十分昂贵，月面资源原位利用将极大地降低建造成本并加快进度。我们已经开始相关技术的预研。近日报道华中科技大学以月壤为材料、采用3D打印技术建造月面基地的项目便是一个有益的探索。

3D打印月面基地示意图（图源：华科大）

与此同时，我国还在预研在轨装配式大口径太空望远镜。长春光机所发布的方案显示，太空机器人将在太空中用预制镜片拼装出一面十米口径的反射镜。同样的技术也可以应用于在轨组装大容量通信卫星和雷达卫星所需的大直径抛物面天线或超大型平面相控阵天线，实用价值巨大。

长光所10米口径在轨装配式太空望远镜方案（图源：CCTV）

不过，无论空间站、月面科研站还是太空望远镜，规模仍然有限。要最大程度地发挥中国基建狂魔的优势，需要超大规模的项目。所幸的是，我国已经紧锣密鼓地预研这样的一个项目。这就是空间太阳能电站。

这个电站的国家级论证早在2014年就已开始，目前正在进行关键技术验证。在空间太阳能电站的竞赛中，中国是唯一进入工程验证阶段的国家。在重庆璧山和西安电子科技大学，两个能量传输地面实验基地已经建成或正在建设。2028-2030年，将发射在轨试验航天器。2035年，将建成兆瓦级实验电站。2050年，将建成吉瓦级商业电站。

西电空间太阳能电站实验基地（图源：西安电子科技大学）

空间太阳能商业电站想象图（图源：互联网）