7月24日，搭載問(wèn)天實(shí)驗艙的長(cháng)征五號B遙三運載火箭，在文昌航天發(fā)射場(chǎng)點(diǎn)火發(fā)射。7月25日，問(wèn)天實(shí)驗艙成功對接于天和核心艙前向端口。隨后，神舟十四號航天員乘組順利進(jìn)入問(wèn)天實(shí)驗艙——這是中國航天員首次在軌進(jìn)入科學(xué)實(shí)驗艙。

　　隨著(zhù)“問(wèn)天”成功赴約，中國空間站正式開(kāi)啟了“多艙”階段。待夢(mèng)天實(shí)驗艙成功發(fā)射后，中國空間站將完成在軌建造。

　　既有設施齊備的科學(xué)實(shí)驗室，也有通往神秘太空的大門(mén)；既攜帶著(zhù)網(wǎng)紅機械臂，也承擔著(zhù)“發(fā)電”的重任——問(wèn)天實(shí)驗艙，究竟有哪些本領(lǐng)？

　　大塊頭 功能齊全“床位”足

　　問(wèn)天實(shí)驗艙由工作艙、氣閘艙和資源艙組成。其艙體總長(cháng)達17.9米，直徑4.2米，起飛重量為23噸，比天和核心艙的塊頭更大，是全世界現役在軌最重的單艙主動(dòng)飛行器。

　　作為中國空間站第二個(gè)艙段和首個(gè)科學(xué)實(shí)驗艙，問(wèn)天實(shí)驗艙主要用于支持航天員駐留、出艙活動(dòng)和開(kāi)展空間科學(xué)實(shí)驗，同時(shí)也可作為天和核心艙的備份，對空間站進(jìn)行管理。工作艙內設有3個(gè)睡眠區、1個(gè)衛生區——實(shí)驗艙與核心艙對接后，中國空間站的“床位”數已增加到6個(gè)。在神舟十四號任務(wù)末期，“神十四”和“神十五”兩個(gè)航天員乘組將實(shí)現在軌輪換，6名航天員可同時(shí)在艙內工作生活。

　　在平臺功能方面，問(wèn)天實(shí)驗艙與天和核心艙互為備份，關(guān)鍵平臺功能一致，可以完全覆蓋空間站組合體工作要求。除了保障航天員在軌長(cháng)期駐留之外，問(wèn)天實(shí)驗艙還提供了專(zhuān)用氣閘艙和應急避難場(chǎng)所，讓空間站在軌運行風(fēng)險更加可控，在軌長(cháng)壽命運行更加可靠。

　　在試驗載荷功能上，問(wèn)天實(shí)驗艙裝載了8個(gè)實(shí)驗機柜、22個(gè)艙外載荷適配器，包括生命生態(tài)實(shí)驗柜、生物技術(shù)實(shí)驗柜、科學(xué)手套箱與低溫存儲柜、變重力科學(xué)實(shí)驗柜等科學(xué)實(shí)驗設施。這座“太空科學(xué)實(shí)驗室”能夠支持開(kāi)展多種類(lèi)植物、動(dòng)物、微生物等在空間條件下的生長(cháng)、發(fā)育、遺傳、衰老等響應機理研究以及密閉生態(tài)系統的實(shí)驗研究等。

　　新大門(mén) “外方內圓”很安全

　　在歷次空間站任務(wù)中，中國航天員通過(guò)天和核心艙節點(diǎn)艙進(jìn)行了多次出艙活動(dòng)。此次升空的問(wèn)天實(shí)驗艙，為航天員進(jìn)出空間站開(kāi)啟了一扇“新大門(mén)”——實(shí)驗艙配置了全新的氣閘艙。

　　與以往傳統密封艙不同，氣閘艙看上去是一個(gè)方形的艙體，但實(shí)際上“外方內圓”。

　　氣閘艙內仍是圓柱狀的空間，也是航天員開(kāi)展出艙活動(dòng)時(shí)的“更衣間”。氣閘艙設計了一個(gè)比節點(diǎn)艙更大的艙門(mén)，直徑達1米，比節點(diǎn)艙艙門(mén)大15厘米；氣閘艙的出艙活動(dòng)空間也從節點(diǎn)艙的五六立方米增加到了十二三立方米。航天員出艙不僅更寬敞、更舒適，還能攜帶大個(gè)頭的設備，艙外工作能力大大提升。

　　據了解，神舟十四號航天員乘組未來(lái)將首次利用氣閘艙實(shí)施出艙活動(dòng)等工作，未來(lái)這里也將成為中國空間站的主要出艙通道。而一旦氣閘艙在出艙過(guò)程中出現問(wèn)題，航天員仍可通過(guò)節點(diǎn)艙回到艙內，保證出艙活動(dòng)安全可靠。

　　出艙氣閘外的方形外殼則是艙外暴露實(shí)驗平臺，上面配置了22個(gè)標準載荷接口，其中一部分還配備了流體回路溫度控制。未來(lái)10年，在空間站搭載的科學(xué)實(shí)驗載荷可以通過(guò)機械臂精準“投送”到對應的標準載荷接口位置，不需要航天員出艙進(jìn)行人工操作。

　　機械臂 大小配合更高效

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

　　問(wèn)天實(shí)驗艙攜帶了一套5米長(cháng)、7自由度的小機械臂。與天和核心艙的大機械臂相比，小機械臂的“手”更小——長(cháng)度約5米，承載能力為3噸，重量和長(cháng)度均約為大臂的一半，負載能力約為大臂的1/8，形態(tài)上更加精巧，運動(dòng)和操控靈活，方便抓握中小型設備，進(jìn)行更為精細化的操作。例如在不需要航天員出艙的情況下，獨立完成艙外載荷的安裝、更換等照料操作，有效節省航天員在軌工作負荷。

　　大小兩只“手臂”各有側重，又相互配合，小臂可以與大臂形成15米長(cháng)的組合臂，開(kāi)展更多的艙外操作。如后續需要在艙外安裝設備，可以通過(guò)貨運飛船上行至夢(mèng)天實(shí)驗艙的貨物氣閘艙，通過(guò)組合臂的抓取和轉移，完成在艙外載荷平臺上的安裝。此外，大小機械臂還可協(xié)同開(kāi)展艙外操作任務(wù)，完成互巡互檢的自身維護工作，有效提高機械臂系統的可靠性。

　　據悉，神舟十四號航天員將首次利用小機械臂出艙，還會(huì )同時(shí)利用小臂和大臂組合出艙，全新的出艙活動(dòng)充滿(mǎn)看點(diǎn)。而在出艙過(guò)程中，問(wèn)天實(shí)驗艙艙外設置的2臺云臺燈、4臺高清攝像機，能夠一邊打光追光、一邊拍攝錄制。通過(guò)它們，地面測控人員可以更清楚地關(guān)注航天員出艙活動(dòng)。

　　太陽(yáng)翼 空間站“發(fā)電”有妙招

　　問(wèn)天實(shí)驗艙自帶高性能“發(fā)電機”與“配電器”——其所攜帶的太陽(yáng)翼，是目前國內最長(cháng)、最大的柔性太陽(yáng)翼，刷新了中國航天器在軌使用太陽(yáng)帆板的紀錄。

　　問(wèn)天實(shí)驗艙配備了一對雙自由度柔性太陽(yáng)帆板，全部展開(kāi)后的翼展超過(guò)55米，比空間站3個(gè)艙組合在一起的艙體尺寸還要大，每個(gè)太陽(yáng)帆板展開(kāi)面積可達100多平方米。兩個(gè)碩大的太陽(yáng)帆板一起工作，可有效收集更多太陽(yáng)能——每天平均發(fā)電量超過(guò)430度，為空間站運行提供充足的能源。

　　問(wèn)天實(shí)驗艙的太陽(yáng)翼面積大、柔性也大，帶著(zhù)一對巨大的“軟翅膀”與天和核心艙進(jìn)行交會(huì )對接，控制難度極大。為降低系統復雜性和在軌風(fēng)險，問(wèn)天實(shí)驗艙實(shí)現了多個(gè)系統功能創(chuàng )新，如采取太陽(yáng)帆板二次展開(kāi)方案，即發(fā)射后先展開(kāi)約1/5的長(cháng)度，待對接完成后再展開(kāi)到位，以提高可控性，保證任務(wù)成功。

　　空間站在軌建造完成后，天和核心艙的一個(gè)太陽(yáng)帆板將轉移到問(wèn)天實(shí)驗艙資源艙尾部。屆時(shí)，天和核心艙將專(zhuān)注于空間站管理工作，而問(wèn)天實(shí)驗艙將成為名副其實(shí)的“主發(fā)電站”。(劉峣)