問天實驗艙成功“問天”

◎高 瑜 張國航 時小丹

本報記者 付毅飛 史 詩

7月24日14時22分，由中國航天科技集團五院抓總研製的空間站問天實驗艙，在文昌航天發射場由長征五號B運載火箭託舉升空，順利進入預定軌道，太陽帆板完成一次展開。發射任務取得圓滿成功，問天實驗艙成功“問天”。

之後，問天實驗艙將與天和核心艙完成前向對接，完成“一”字構型。

問天實驗艙是中國天宮空間站的首個實驗艙，主要任務是具備空間站組合體統一管理和控制能力，具備與核心艙進行交會對接、轉位和停泊的能力；支持航天員在軌駐留，提供專用氣閘艙和應急避難場所，保證航天員安全；支持開展密封艙內、艙外科學實驗和技術試驗。

問天實驗艙體型巨大、功能強大、結構複雜、指標先進，凝結着無數人的智慧與心血，在我國航天器研製歷程中創下多個新紀錄，是中國航天奮力實現高水平自立自強取得的又一重大成就。

現役在軌最重的單艙主動飛行器

問天實驗艙由工作艙、氣閘艙及資源艙3部分組成，艙體總長17.9米、直徑4.2米，發射重量達23噸。這塊頭和分量，跟北京地鐵13號線的一節列車車廂差不多，是全世界現役在軌最重的單艙主動飛行器。

問天實驗艙的工作艙是迄今我國最大單密封艙體。艙內設有3個睡眠區、1個衞生區。完成對接後，中國空間站的“牀位”數將增加到6個，為後續神舟十四號、神舟十五號2個乘組、6名航天員實現“太空會師”奠定基礎。

集平台與試驗載荷功能於一體

問天實驗艙是一個集平台功能與試驗載荷功能於一體的“全能型選手”。

平台功能方面，問天實驗艙與天和核心艙互為備份，關鍵平台功能一致，可以完全覆蓋空間站組合體工作要求。也就是説，在天和核心艙“想休息”的時候，問天實驗艙也能“帶你一起飛”。

除了保障航天員在軌長期駐留，問天實驗艙提供了專用氣閘艙和應急避難場所，讓中國空間站的在軌運行風險更加可控，在軌長壽命運行更加可靠。

在試驗載荷功能上，該艙裝載了8個實驗機櫃、22個艙外載荷適配器，就像是把一個大型科學實驗室搬到了太空。

日發電量夠普通家庭用一個半月

問天實驗艙的能源管理系統十分強大，自帶高性能“發電機”與“配電器”。

該艙配備了一對雙自由度柔性太陽帆板，全部展開後的翼展超過55米，比半個足球場還要長；每個太陽帆板展開面積與一套三室一廳面積相當。兩個碩大的太陽帆板一起工作，將有效收集更多太陽能，每天平均發電量超過430度，為空間站運行提供充足的能源。這個日發電量足夠一個北京普通家庭用上一個半月。

不過，帶着這麼大的一對“軟翅膀”進行交會對接，控制難度之高堪稱空前。為降低系統複雜性和在軌風險，問天實驗艙也相應地實現了多個系統功能創新，比如採取太陽帆板二次展開方案，發射後先展開約五分之一的長度，待對接完成後再展開到位，以提高可控性，保證任務成功。

空間站在軌建造完成後，天和核心艙的一個太陽帆板將轉移到問天實驗艙資源艙尾部。屆時，天和核心艙將專注於空間站管理工作，而問天實驗艙將成為名副其實的“主發電站”。

氣閘艙外方內圓有乾坤

在問天實驗艙中，氣閘艙的視覺效果十分獨特，是空間站系統唯一一個看上去是方形的艙體。其實它外方內圓，裏面的圓柱狀空間，是航天員開展出艙活動時的“更衣間”——出艙氣閘。未來這裏將成為整個空間站系統的主要出艙通道。

出艙氣閘還有一個直徑達1米的大門，航天員從這裏進出不僅更加方便，還能攜帶大個頭的設備，讓艙外工作能力大大提升。

出艙氣閘外面的方形外殼，是艙外暴露實驗平台，上面配置了22個標準載荷接口，其中一部分還配備了流體迴路温度控制。未來10年，在空間站搭載的科學實驗載荷可以通過機械臂精準“投送”到自己對應的標準載荷接口位置，無需航天員出艙進行人工操作。

支持更精細的艙外操作

問天實驗艙是空間站系統中艙外活動部件最多的艙體，大量艙外設施設備能更好保障出艙活動，為更精細的艙外操作提供支持。

該艙還攜帶了一套5米長、7自由度的小機械臂，其小巧、精度高，方便抓中小型設備，完成精細操作。小臂還可以與核心艙大臂形成15米長的組合臂。未來，組合臂能夠在天和、問天、夢天三艙組合體之間“爬行”，開展更多艙外操作。

問天實驗艙艙外還設置了2台雲台燈、4台高清攝像機，能夠一邊打光追光、一邊拍攝錄製。通過它們，地面測控人員可以更清楚地關注航天員出艙活動。它們還能拍攝更多太空大片。