【曬曬咱的國之重器35】問天實驗艙：探索太空奧妙的“全能型”實驗室

2022年7月24日，中國人的太空家園首次在有航天員在軌駐留的狀態(tài)下迎來航天器的到訪。

那天，中國空間站問天實驗艙“搭乘”長征五號B遙三運載火箭一飛沖天，準確進入預定軌道。隨后成功對接于天和核心艙組合體前向端口。

這可是一個發(fā)射重量達到23噸的“大家伙”。“這塊頭和分量，相當于北京地鐵13號線列車的一節(jié)車廂。”航天科技集團五院問天實驗艙總體系統(tǒng)主任設(shè)計師張嶠為它精準畫像。

的確，它是全世界現(xiàn)役在軌最重的單艙主動飛行器。包括工作艙、氣閘艙和資源艙三大艙段，總長17.9米，直徑4.2米。

可別看它塊頭大，這個“大家伙”可是一位集平臺功能與試驗載荷功能于一身的靈動的“全能型”選手。

論平臺功能，問天實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。張嶠說：“這就好比天和核心艙‘想休息’了，問天實驗艙能立刻頂上，‘帶你一起飛’！”

論試驗載荷功能，問天實驗艙裝載了多個實驗機柜與艙外載荷適配器，把一個個大型科學實驗室搬到了太空。由于空間站能夠提供長期的微重力、輻射等特殊研究環(huán)境，科學家或?qū)l(fā)現(xiàn)在地球上被重力掩蓋的物質(zhì)本質(zhì)規(guī)律。而且有“快遞小哥”天舟貨運飛船在天地間往返運輸，以后，中國人能在太空開展大規(guī)?？臻g科學實驗了！

但太空中的科學實驗室可真不一般。作為中國空間站第二艙段的首個科學實驗艙，問天實驗艙內(nèi)有多個寬約1米、高1.8米、深0.8米的科學實驗柜，包括生命生態(tài)實驗柜、生物技術(shù)實驗柜、變重力科學實驗柜，還有科學手套箱、低溫存儲柜等。

每一個科學實驗柜就是一個綜合實驗室。“就相當于把地面上數(shù)十平方米實驗室的實驗設(shè)備高度集成到一個2立方米的實驗柜空間里。”載人航天工程空間應(yīng)用系統(tǒng)副總設(shè)計師、中國科學院空間應(yīng)用中心集成技術(shù)中心主任王珂說。

“未來，問天實驗艙將以生命科學和生物技術(shù)研究為主，在空間生命科學與生物技術(shù)、微重力物理科學、空間材料科學、空間新技術(shù)與應(yīng)用試驗等領(lǐng)域開展研究，探索未知。”載人航天工程空間應(yīng)用系統(tǒng)副總設(shè)計師、中國科學院空間應(yīng)用中心研究員呂從民告訴記者。

問天實驗艙里還有一個“更衣間”，在外方內(nèi)圓、空間大且性能優(yōu)越的氣閘艙。有了它，航天員在作出艙準備和艙外返回時將更加從容、舒展。未來，這里將成為整個空間站系統(tǒng)的主要出艙通道。

與天和核心艙相似，問天實驗艙外也搭載了一個機械臂。這個機械臂小巧且精度高，方便進行精細操作，它還可以與核心艙大機械臂形成組合臂，開展更多艙外操作。

“屆時，組合臂能夠在空間站的天和、問天、夢天三艙組合體之間爬行，‘機甲戰(zhàn)士’控制的艙外范圍更大了。”張嶠透露，未來10年，在空間站搭載的科學實驗載荷將通過機械臂精準投送到對應(yīng)的標準載荷接口位置，這樣，就實現(xiàn)了“即插即用，不再需要航天員出艙進行人工操作”。

“全能型”的問天實驗艙還有一個新使命——“太空新教室”，新的太空授課將在這里進行。

按照任務(wù)時間表，中國空間站的另一個20噸級的航天器——夢天實驗艙將在今年10月?lián)駲C發(fā)射。到那時，天和核心艙、問天實驗艙、夢天實驗艙三艙將形成“T”字基本構(gòu)型，中國空間站在軌建造將最終完成。

更加令人期待的是，今年年底神舟十四號、十五號航天員乘組的首次“太空會師”。那一刻，屬于中國人的溫馨舒適、安全高效、前沿尖端的太空家園將帶給我們更多振奮與感動。

(本報記者 張亞雄)

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