中国空间站“T”字构型将建成

樊巍

2022年10月31日，中国在海南文昌航天发射场运用长征五号13(简称长五B)运载火箭，将中国空间站三舱主体舱段中的最后一个舱段——梦天实验舱成功发射升空。随后梦天实验舱与天和核心舱进行快速交会对接，并将择机开展平面转位，届时，由三舱组成的空间站字基本构型就将全面建成。

长五B火箭再度建“宫”立业

作为我国目前近地轨道运载能力最大的新一代运载火箭，长五B运载火箭是发射空间站主舱段的不二选择。此前，我国分别于2021年4月和2022年7月，运用长五B火箭将空间站天和核心舱、问天实验舱成功发射升空。此次长五B火箭再度将梦天实验舱发射至预定轨道，它也用连续三次圆满发射成功向世界宣告，属于中国人的空间站时代到来！

长五火箭副总设计师黄兵介绍称，为满足空间站大舱段发射任务要求，长五B火箭突破了多项关键技术，其中包括2米亚洲最大整流罩分离技术、1米大直径舱箭连接分离技术、大推力直接入轨偏差精确控制技术等，并将发射窗口由“零窗口”拓展为士2.5分钟的“窄窗口”，极大地提升了长五研火箭执行空间站建造任务的可靠性。

此外，长五B火箭只用一级半火箭直接入轨，从点火到入轨一气呵成。它也是我国现役运载火箭中唯一一款一级半直接入轨的火箭。由于级间分离堪称是火箭飞行中动作最复杂、也是最容易出现问题的环节之一，因此级数越少，分离次数就越少，发生故障的概率就越低。长五B火箭一级半直接入轨，减少了分离次数，进一步提升了可靠性。

据了解，长五B后续还将承担中国第一个大型空间巡天望远镜的发射任务，届时巡天望远镜将与空间站共轨飞行，开展更多的宇宙空间探测和前沿科学研究。此外，长五B未来还将与远征系列上面级形成组合，形成多星组网发射的能力，充分发挥运载能力大、单位有效载荷经济性好的优势，满足国家不同发射任务的需求。

航天科技集团一院长征五号B运载火箭总体主任设计师李平岐接受《环球时报》记者采访时表示，长五系列火箭已经经受了一系列国家重大航天工程的考验,未来的一些重大发射任务也对长五火箭提出了新的需求，其中包括大体积应用载荷的发射任务。此外，长征五系列运载火箭运力都比较大，对长征五号执行“一箭多星”发射任务提出了需求。针对这些需求，项目团队已经开展了相关研制工作。其中在两级半构型的长五火箭小整流罩的基础之上，项目团队正在研发更大规模的整流罩，例如长度达到18.5米的整流罩，这样长征五号就可以执行高轨道大体积载荷的发射任务。与此同时，项目团队还在研制执行“一箭多星”任务的发射适配器等相关产品，极大地提升了整个长征五号系列火箭执行任务的适应性。

黄兵介绍称，长五系列火箭连续成功发射的高可靠性也得到了客户的青睐。未来，我国一系列大型卫星等将逐步立项研制，长五系列火箭也将逐步进入高密度发射状态。预计到2024年，发射需求将达到每年4至5发。

迎来功能最强“工作室”

梦天实验舱升空之后，将与天和核心舱进行快速交会对接并择机开展平面转位，届时中国空间站三舱“T”字基本构型在轨建造任务将全面完成。

作为中国空间站的第二个实验舱，梦天实验舱舱体全长17.88米，直径4.2米，发射质量约23吨，由工作舱、货物气闸舱、载荷舱、资源舱四个舱段组成。梦天实验舱在轨组装完成后，将与空间站其他两舱实现控制、能源、信息、环境等功能的并网管理，为航天员在密封舱内工作提供保障条件，同时将为开展舱内、舱外空间科学实验和技术试验提供保障条件，以及提供货物气闸舱，支持货物进出舱、微小飞行器在轨释放等功能，打造中国空间技术应用研究的“梦工场”，推动我国空间科学研究与应用迈向世界领先水平。

与问天实验舱相比，梦天实验舱的定位则更加突出航天员“工作室”的属性。梦天实验舱没有配置其他两舱的再生生保以及睡眠区、卫生区，但三个舱段内均配置有航天员的锻炼设备，梦天舱配置的是抗阻锻炼设备，类似健身房的划船机。

作为航天员在太空工作生活的主要区域，问天与梦天两个实验舱的工作舱内均安装了多台科学实验机柜，但能力和责任各有侧重。问天实验舱主要面向空间生命科学研究，配置了生命生态、生物技术和变重力科学等实验柜。梦天实验舱作为［舱中载荷支持能力最强的舱段，配置了13个标准载荷机柜，主要面向微重力科学研究，可支持流体物理、材料科学'、燃烧科学、超冷原子物理、高精度时频系统等前沿实验项目。同时，为了最大化实现舱外试验支持能力，梦天舱舱外配置有37个载荷安装工位，可为各类科学实验载荷提供机、电、信息方面的能力支持，确保它们在太空环境下开展各类实验。特别是载荷舱上配置有两块可在轨展开的暴露载荷实验平台，进一步增强了空间站的载荷支持能力。

此外，梦天实验舱上还配置有一个专属的货物气闸舱，通过，这个“货物通道”，我国空间站的载荷自动进出舱技术、小卫星在轨释放等一系列全新技能将首次亮相。据了解，以往在舱外开展科学实验，需要航天员出舱进行安装作业，但这种方式会受到航天员出舱次数、载荷数量与大小的限制。梦天实验舱内配置了一台载荷转移机构，可以稳定执行将货物从舱内送出舱外，或将舱外货物运至舱内的任务。与航天员“带货出舱”的方式相比，货物进出舱能力得到了进一步提升，还为在轨工作生活的航天员“减负”，以便他们将更多的时间精力用于开展舱内各项科学实验活动。同时，这套载荷转移机构还能为立方星、微卫星等实现“太空旅游”提供在轨释放服务。这是因为在梦天实验舱中配置有微小飞行器释放机构，有了这个机构，我国空间站则可化身为“太空驿站”，为立方星、微卫星的释放提供最前沿的出发地。

梦天实验舱能够干什么

作为我国未来10年规模最大的空间综合性研究实验平台，中国空间站能够高效开展体系化的空间科学与应用研究和新技术试验，不断产出重大科技成果，持续获取综合应用效益。因此此次发射的梦天实验舱携带有中科院负责研制的7个领域的8台科学实验柜，主要面向微重力科学领域开展研究。

据了解，这8台科学实验柜分别为超冷原子物理实验柜、高精度时频实验柜、高温材料科学实验柜、两相系统实验柜、流体物理实验柜和燃烧科学实验柜、在线维修装调操作柜。这8台科学实验柜将支持开展重力掩盖下的多相流与相变传热、基础燃烧过程、材料凝固机理等物质本质规律研究以及超冷原子物理等前沿研究。

其中，超冷原子物理实验柜主要是利用空间微重力环境条件，建立具有超低温、大尺度、高质量、适合精密测量的玻色-爱因斯坦凝聚态（BEC）工作物质的开放实验系统，开展前沿基础物理研究。

高精度时频实验柜主要是通过不同特性原子钟组合，在空间站构建超高精度时间频率产生和运行的系统，开展基础物理理论检验，并支持通过微波和激光传递链路向地面提供超高精度时间频率信号，是空间站中最复杂的实验柜，由2个舱内科学实验柜和4台舱外设备组成完整的实验系统。

高温材料科学实验柜主要是支持开展金属及合金材料、无机非金属材料、复合材料和其他新型特种/材料的熔体生长和凝固科学实验。

两相系统实验柜可支持开展空间蒸发与冷凝相变、沸腾传热、两相流动与回路系统、空间流体控制等关键科学问题与应用研究。

流体物理实验柜主要是支持开展空间微重力环境中流体的宏观、微观运动，扩散过程的基本规律研究，以及空间材料、空间生命科学和生物技术等方向采用透明介质的实验研究。

燃烧科学实验柜主要是支持开展微重力环境下的燃烧科学研究，重点是微重力环境下的燃烧科学基础问题和技术研究、空天推进和载人航天微重力燃烧问题等方面的研究。

在线维修装调操作柜主要是支持舱内科学实验与技术试验的精细机械操作、结构和电子学装配、机构润滑等操作及试验验证，并支持开展空间机器人和遥科学技术试验。

中国空间站空间应用系统副总师刘国宁在接受《环球时报》等媒体采访时表示，通过梦天实验舱配置的8个科学实验柜，我们能在微重力基础物理、空间材料科学、微重力流体物理与燃烧科学等方向开展科学和应用研究，预期能够在上述领域做出具有国际水平的科学成果，并同步推进应用和技术转移，进一步推动我国空间科学整体水平的提升。目前在上述方向已规划安排约40项科学实验项目，将根据规划持续开展在轨实验。▲