九問“夢天”——詳解中國空間站夢天實驗艙發射任務

2022-11-01 08:38 作者：李國利、張汨汨、趙葉蘋、米思源、劉鄧新華網責任編輯：吳靜

新華社海南文昌10月31日電　題：九問“夢天”——詳解中國空間站夢天實驗艙發射任務

新華社記者

10月31日15時37分，長征五號B遙四運載火箭托舉夢天實驗艙升空。之后，夢天實驗艙將對接于天和核心艙前向端口，組建中國空間站的“最后一塊積木”即將就位。后續，夢天實驗艙還將進行平面轉位，與天和核心艙、問天實驗艙組成空間站“T”字基本構型。

中國空間站建造任務即將完成，國家太空實驗室完全投入運轉指日可待。夢天實驗艙何時轉位？能做哪些實驗？擁有哪些“黑科技”……來自航天各系統的專家們詳細解讀中國空間站夢天實驗艙發射任務。

一問：“夢天”長啥樣？

夢天實驗艙由工作艙、載荷艙、貨物氣閘艙和資源艙組成，艙體全長17.88米，直徑4.2米，起飛重量約23噸，可為航天員提供超過32立方米的工作與活動空間。

作為中國空間站第二個科學實驗艙，也是國家太空實驗室的重要組成部分，夢天實驗艙將與空間站其他兩艙實現控制、能源、信息、環境等功能的并網管理，共同支持空間站開展更大規模的空間研究實驗和新技術試驗。航天科技集團八院空間站系統副總設計師柏合民表示，夢天實驗艙聚焦高價值的在軌科研，是空間站得以實現大規模空間科學實驗工作的關鍵核心載體。

二問：“夢天”“問天”有啥不一樣？

夢天實驗艙和問天實驗艙“長得很像”，工作艙和資源艙的造型幾乎別無二致。但在開展空間科學實驗方面，“兩兄弟”的能力和責任卻各有側重。“問天實驗艙主要面向空間生命科學研究，夢天實驗艙則主要面向微重力科學研究。”柏合民介紹。

兩者在配置上既有相似的地方也有不同之處：夢天實驗艙的定位是航天員工作的地方，因此沒有配置再生生保系統以及睡眠區、衛生區。但3個艙段均配置有航天員的鍛煉設備，夢天艙配置的是抗阻鍛煉設備。

三問：“夢天”與“天和”上演“太空之吻”有多難？

無垠宇宙中，航天器間的交會對接，造就專屬于航天的浪漫時刻——“太空之吻”。夢天實驗艙在太空中游弋，之后將與空間站組合體進行交會對接。如果不能在規定時間內完成交會對接，就需要中斷自主交會對接過程。而且，“夢天”交會對接時，空間站組合體是非對稱構型，在軌姿態控制難度顯著增加。

為成功上演“太空之吻”，設計團隊為“夢天”特別定制交會對接任務故障預案，并開展大量的預演預判和試驗驗證工作。“我們將采用半自主、更靈活的交會對接方案。”航天科技集團五院問天實驗艙GNC分系統副主任設計師宋曉光說。

四問：“夢天”何時轉位，完成中國空間站“T”字基本構型組建？

9月30日，經過約1小時的天地協同，問天實驗艙完成轉位，空間站組合體由兩艙“一”字構型轉變為兩艙“L”構型。那時，“問天”發射升空已經兩個多月了。

而這一次，“夢天”無需等待這么久。此前，空間站艙段轉位技術已經過機械臂輔助貨運飛船轉位試驗、問天實驗艙轉位試驗兩次驗證。

夢天實驗艙與空間站組合體進行快速交會對接后，神舟十四號航天員乘組將配合地面操作人員實施夢天實驗艙轉位。與問天實驗艙類似，夢天實驗艙也將采用平面轉位方式完成轉位，對接于天和核心艙節點艙側向端口。隨后，神舟十四號航天員乘組將進入夢天實驗艙。

夢天實驗艙轉位完成，標志著中國空間站“T”字基本構型在軌組裝完成，向著建成空間站的目標邁出了關鍵一步。

五問：“夢天”為何被稱為空間實驗“夢工場”？

夢天實驗艙作為“工作室”，是三艙中支持載荷能力最強的艙段，被譽為空間實驗“夢工場”。

柏合民介紹，實驗艙內配置有13個標準載荷機柜工位。此外，為了最大化實現艙外實（試）驗支持能力，艙外配置有37個載荷安裝工位，可為各類科學實驗載荷提供機、電、熱、信息方面的能力支持，確保它們在太空環境下開展各類實（試）驗。

載荷艙還配置有2個展開式暴露平臺和1個固定式暴露平臺，為載荷在軌工作提供機械接口，最大限度地拓展對載荷的支持能力。

六問：“夢天”能做哪些實驗？

夢天實驗艙內安裝有空間科學研究與應用領域的超冷原子物理實驗柜、高精度時頻實驗柜、高溫材料科學實驗柜、兩相系統實驗柜、流體物理實驗柜、燃燒科學實驗柜、在線維修裝調操作柜等7個方面的8個科學實驗柜。

“通過夢天實驗艙配置的8個科學實驗柜，我們能夠在微重力基礎物理、空間材料科學、微重力流體物理與燃燒科學等方面開展相關的科學和應用研究。”中科院空間應用中心空間應用系統副總師劉國寧說，目前在上述方向已經安排了約40項科學實驗項目，并將根據實驗規劃持續開展在軌實驗。

其中，高精度時頻實驗柜是空間站中最復雜的實驗柜，由兩個艙內科學實驗柜和4臺艙外設備組成一個完整的實驗系統。“高精度時頻實驗系統將通過艙內不同特性原子鐘組合，建成世界上在軌運行的精度最高的空間時間頻率系統。”中科院國家授時中心主任、高精度時頻實驗柜科學實驗系統指揮張首剛介紹。

七問：“夢天”貨物氣閘艙有什么特殊之處？

夢天實驗艙的載荷艙內部，隱藏著一個貨物氣閘艙。獨特的“套娃”設計使得載荷艙與貨物氣閘艙以“雙艙嵌套”的形式與工作艙相連。

“夢天實驗艙的氣閘艙是專供貨物出艙的通道。”航天科技集團八院空間站夢天實驗艙總體副主任設計師孟瑤介紹，艙內配置有載荷轉移機構，運送能力能達到400公斤、單次運送貨物包絡可達1.15米×1.2米×0.9米。配置的內艙門、外艙門實現艙內環境和艙外環境的隔離，其中外艙門是我國首次在軌使用方形電動艙門。

與航天員“帶貨出艙”的方式相比，貨物氣閘艙的應用為在軌工作生活的航天員“減負”，以便他們將更多的時間精力用于開展艙內各項科學實驗活動。

八問：“夢天”還將“上新”什么新技術？

夢天實驗艙增加了一項新服務——支持在軌釋放微小衛星。

實驗艙上配置的微小衛星在軌釋放機構，能夠滿足百公斤級微小衛星或者多個規格立方星的在軌釋放需求。

航天員只需在艙內把立方星或微衛星填裝到釋放機構的“肚子”內，釋放機構即可搭乘載荷轉移機構將小衛星運送至艙外。出艙后，機械臂抓取釋放機構，運動到指定的釋放方向，釋放機構就會像彈弓一樣，把小衛星彈射出去，實現在軌“放衛星”。

有了這項新技術，我國空間站可為立方星、微衛星的釋放提供最前沿的出發地，實現微衛星和立方星低成本進入太空。

九問：“夢天”入列，“太空電站”有何變化？

夢天實驗艙上天后，“太空電站”也將升級。

同問天實驗艙一樣，夢天實驗艙配備2套大型柔性太陽翼，單翼翼展長達27米，單套太陽翼展開面積達到138平方米，單個功率高達18千瓦。

孟瑤介紹，夢天實驗艙和問天實驗艙在資源艙均配置安裝了雙自由度對日定向系統，可以根據空間站在軌運動姿態和太陽的角度，讓太陽翼繞著實驗艙軸和太陽翼軸進行轉動，確保太陽光能夠垂直照射在電池片上，實現最高發電效率。

中國空間站基本構型組裝完成后，兩個實驗艙配置的4套柔性太陽翼將為中國空間站打造最強勁的能量源泉，在空間站建成后為三艙組合體提供80%的能量。（記者李國利、張汨汨、趙葉蘋、米思源、劉鄧）

關鍵詞：夢天,問天,實驗柜,氣閘艙,交會對接

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