中国空间站天空实验舱发射亮点

7月24日14时22分，中国空间站问天实验舱在海南文昌航天发射场由长征五号乙运载火箭升空。

作为中国空间站建设中的第二个舱，实验舱会给空间站带来哪些新设备？航天员在太空的工作和生活会带来哪些变化？

功能强设备全：中国空间站迎“新居”

“问天实验舱由工作舱、气闸舱和资源舱三部分组成。舱体全长17.9米，直径4.2米，发射重量约23吨。相关指标高于天河核心舱，是目前国内最重最大的单机。”航天科技集团五院空间站系统副总设计师刘刚说。

不仅体格大，而且实验舱是一个具有平台功能和载荷功能的“全能”玩家。

据介绍，田文实验舱和天河核心舱互为备份，关键平台功能相同，完全可以覆盖空间站组合体的工作需求。它不仅起到了固定海面的双重保险作用，也为空间站未来15年的可靠运行打下了坚实的基础。

“两舱对接形成组合体后，整个空间站的载人环境将由天河核心舱统一管理和控制。一旦天河核心舱出现严重故障，田甜实验舱可以迅速接管并控制空间站。”该中心航天员实验舱环控生保分系统总设计师罗亚斌说。

更重要的一个细节是，实验舱安装了国内最大的柔性太阳能翼，两翼完全展开时可达55米。机翼可以两个自由度跟踪太阳，日均发电量超过430度，将为空间站运行提供充足的能源。

空间实验舱是空间站系统中舱外活动部件最多的舱体。大量的出舱设施设备可以更好地保障出舱活动，为更复杂的出舱作业提供支持。

实验舱气闸舱外还有一套5米长的小型机械臂。这种7自由度机械臂体积小，精度高，操作更精确。未来小臂还可以和核心舱的大臂组成15米长的组合臂，在空间站的三舱组合中可以进行更多的舱外作业。

时间紧，难度高：“胖五”进行“增肌瘦身”

作为中国空间站建设工程的“专用运载列车”，绰号“胖五”的长征五号系列运载火箭此前已成功将天河核心舱送入太空，此次是首次交会对接任务。

长五B不仅要发射中国迄今为止最重的载荷，还要面临低温推进剂加注和复杂的发射前流程问题，难度可想而知。

点火阶段，型号团队在发射前10分钟优化了发射流程，把一些流程提前了。在发射前几分钟，火箭已经完成了发射前的一切准备，具备点火发射能力，为紧急情况下的决策和处置留下了时间。

长二还应用了起飞时间修正技术，让火箭的控制系统自动计算偏差，调整目标轨道。最大修正时间为2.5分钟。

“即使火箭未能完全按照预定窗口发射，只要窗口时间为2.5分钟，通过后期的轨道修正也能准确完成入轨和交会对接。”航天集团一院长征五号乙运载火箭副总工程师楼吕梁说。

为了不断提高火箭的可靠性，安全准确地将实验舱运送到目的地，型号团队还对长五B进行了有针对性的“增肌瘦身”，对生产工艺进行了30多项改进。

随着发射次数的增加，科研人员对火箭技术状态的认识不断加深。以前，洛杉矶重量大、尺寸大、对接目标小、柔性太阳能翼控制困难.对于一系列难题，航天科技集团五院空间实验舱分系统副总设计师宋打了个形象的比方：“如果以重量来看，载人飞船的对接就像驾驶一辆小型跑车，可控性强；货物对接就像开皮卡车；到了Ask Sky和Dream Sky的实验舱，就像把一辆装备豪华的大车停在一个小车位上。”

为了成功实现“太空之吻”，设计团队自问天实验舱初始样品研制以来，进行了多轮实测，准确掌握了问天实验舱的数据参数，并对算法进行了改进，实现了更强的适应性和修正能力。同时，采用半自主交会对接方案，实现交会对接过程中的稳定控制。

在轨期间，问天实验舱还将实现90度平面换位，使原本停靠在节点舱前对接口的问天实验舱转向节点舱侧靠泊口再次对接，从而腾出核心舱前对接口，为梦天实验舱的到访做好充分准备。这将是我国首个在轨航天器分度组合体，也将是国际上首次探索航天器分度的平面分度方案。

舒适更安全：太空生活的“条件升级”

对于在轨航天员来说，两舱对接形成组合，意味着我们的太空之家从“一居室”升级为更宽敞的“两居室”。

问天实验舱工作舱内有三个睡眠区和一个卫生区。对接后，空间站可支持神舟十四号、神舟十五号6名航天员实现“空间交会”和在轨旋转，在太空进行面对面交接。

航天员出舱服务总体试验总设计师李金林说，在天河核心舱的基础上，天空的实验舱在吸声、降噪、减震等方面也进行了优化升级。

此前，航天员只能通过天河核心舱中的节点舱出舱。节点舱作为空间站的交通枢纽，空间不大。航天员出舱前需要关闭各个对接通道的门，做大量的准备工作。

在这个实验舱中，提供了一个专用于出舱人员的气闸舱。一方面，气闸舱的空间和舱门尺寸都比节点舱大，航天员进出更舒展从容，也更易携带大体积的设备出舱工作。另一方面，从气闸舱出舱时，只需关闭一道舱门，操作更便捷。

未来，气闸舱将成为航天员在空间站的主要出舱通道，一旦气闸舱出现问题，航天员还可以从作为备份出舱口的节点舱返回，确保出舱活动的安全。

在气闸舱外的暴露实验平台上，还配置了22个标准载荷接口。“在空间站搭载的科学实验载荷，可以通过机械臂精准‘投送’到自己对应的载荷接口位置，不再需要航天员出舱进行人工操作，既降低了航天员的工作强度和风险，又可以灵活高效支持舱外载荷试验。”航天科技集团五院问天实验舱空间技术试验分系统主任设计师赵振昊说。