问天实验舱的秘密

付毅飞　史诗

7月24日14时22分，由中国航天科技集团五院抓总研制的空间站问天实验舱，在文昌航天发射场由长征五号B运载火箭托举升空，顺利进入预定轨道，太阳帆板完成一次展开。发射任务取得圆满成功，问天实验舱成功“问天”。

之后，问天实验舱将与天和核心舱完成前向对接，完成“一”字构型。

问天实验舱是中国天宫空间站的首个实验舱，主要任务是具备空间站组合体统一管理和控制能力，具备与核心舱进行交会对接、转位和停泊的能力;支持航天员在轨驻留，提供专用气闸舱和应急避难场所，保证航天员安全;支持开展密封舱内、舱外科学实验和技术试验。

问天实验舱体型巨大、功能强大、结构复杂、指标先进，凝结着无数人的智慧与心血，在我国航天器研制历程中创下多个新纪录，是中国航天奋力实现高水平自立自强取得的又一重大成就。

现役在轨最重的单舱主动飞行器

问天实验舱由工作舱、气闸舱及资源舱3部分组成，舱体总长17.9米、直径4.2米，发射重量达23吨。这块头和分量，跟北京地铁13号线的一节列车车厢差不多，是全世界现役在轨最重的单舱主动飞行器。

问天实验舱的工作舱是迄今我国最大单密封舱体。舱内设有3个睡眠区、1个卫生区。完成对接后，中国空间站的“床位”数将增加到6个，为后续神舟十四号、神舟十五号2个乘组、6名航天员实现“太空会师”奠定基础。

集平台与试验载荷功能于一体

问天实验舱是一个集平台功能与试验载荷功能于一体的“全能型选手”。

平台功能方面，问天实验舱与天和核心舱互为备份，关键平台功能一致，可以完全覆盖空间站组合体工作要求。也就是说，在天和核心舱“想休息”的时候，问天实验舱也能“带你一起飞”。

除了保障航天员在轨长期驻留，问天实验舱提供了专用气闸舱和应急避难场所，让中国空间站的在轨运行风险更加可控，在轨长寿命运行更加可靠。

在试验载荷功能上，该舱装载了8个实验机柜、22個舱外载荷适配器，就像是把一个大型科学实验室搬到了太空。

日发电量够普通家庭用一个半月

问天实验舱的能源管理系统十分强大，自带高性能“发电机”与“配电器”。

该舱配备了一对双自由度柔性太阳帆板，全部展开后的翼展超过55米，比半个足球场还要长;每个太阳帆板展开面积与一套三室一厅面积相当。两个硕大的太阳帆板一起工作，将有效收集更多太阳能，每天平均发电量超过430度，为空间站运行提供充足的能源。这个日发电量足够一个北京普通家庭用上一个半月。

不过，带着这么大的一对“软翅膀”进行交会对接，控制难度之高堪称空前。为降低系统复杂性和在轨风险，问天实验舱也相应地实现了多个系统功能创新，比如采取太阳帆板二次展开方案，发射后先展开约五分之一的长度，待对接完成后再展开到位，以提高可控性，保证任务成功。

空间站在轨建造完成后，天和核心舱的一个太阳帆板将转移到问天实验舱资源舱尾部。届时，天和核心舱将专注于空间站管理工作，而问天实验舱将成为名副其实的“主发电站”。

气闸舱外方内圆有乾坤

在问天实验舱中，气闸舱的视觉效果十分独特，是空间站系统唯一一个看上去是方形的舱体。其实它外方内圆，里面的圆柱状空间，是航天员开展出舱活动时的“更衣间”——出舱气闸。未来这里将成为整个空间站系统的主要出舱通道。

出舱气闸还有一个直径达1米的大门，航天员从这里进出不仅更加方便，还能携带大个头的设备，让舱外工作能力大大提升。

出舱气闸外面的方形外壳，是舱外暴露实验平台，上面配置了22个标准载荷接口，其中一部分还配备了流体回路温度控制。未来10年，在空间站搭载的科学实验载荷可以通过机械臂精准“投送”到自己对应的标准载荷接口位置，无需航天员出舱进行人工操作。

支持更精细的舱外操作

问天实验舱是空间站系统中舱外活动部件最多的舱体，大量舱外设施设备能更好保障出舱活动，为更精细的舱外操作提供支持。

该舱还携带了一套5米长、7自由度的小机械臂，其小巧、精度高，方便抓中小型设备，完成精细操作。小臂还可以与核心舱大臂形成15米长的组合臂。未来，组合臂能够在天和、问天、梦天三舱组合体之间“爬行”，开展更多舱外操作。

问天实验舱舱外还设置了2台云台灯、4台高清摄像机，能够一边打光追光、一边拍摄录制。通过它们，地面测控人员可以更清楚地关注航天员出舱活动。它们还能拍摄更多太空大片。