九問(wèn)“夢(mèng)天”——詳解中國(guó)空間站夢(mèng)天實(shí)驗(yàn)艙發(fā)射任務(wù)

新華社海南文昌10月31日電 題：九問(wèn)“夢(mèng)天”——詳解中國(guó)空間站夢(mèng)天實(shí)驗(yàn)艙發(fā)射任務(wù)

新華社記者

10月31日15時(shí)37分，長(zhǎng)征五號(hào)B遙四運(yùn)載火箭托舉夢(mèng)天實(shí)驗(yàn)艙升空。之后，夢(mèng)天實(shí)驗(yàn)艙將對(duì)接于天和核心艙前向端口，組建中國(guó)空間站的“最后一塊積木”即將就位。后續(xù)，夢(mèng)天實(shí)驗(yàn)艙還將進(jìn)行平面轉(zhuǎn)位，與天和核心艙、問(wèn)天實(shí)驗(yàn)艙組成空間站“T”字基本構(gòu)型。

中國(guó)空間站建造任務(wù)即將完成，國(guó)家太空實(shí)驗(yàn)室完全投入運(yùn)轉(zhuǎn)指日可待。夢(mèng)天實(shí)驗(yàn)艙何時(shí)轉(zhuǎn)位？能做哪些實(shí)驗(yàn)？擁有哪些“黑科技”……來(lái)自航天各系統(tǒng)的專家們?cè)敿?xì)解讀中國(guó)空間站夢(mèng)天實(shí)驗(yàn)艙發(fā)射任務(wù)。

一問(wèn)：“夢(mèng)天”長(zhǎng)啥樣？

夢(mèng)天實(shí)驗(yàn)艙由工作艙、載荷艙、貨物氣閘艙和資源艙組成，艙體全長(zhǎng)17.88米，直徑4.2米，起飛重量約23噸，可為航天員提供超過(guò)32立方米的工作與活動(dòng)空間。

作為中國(guó)空間站第二個(gè)科學(xué)實(shí)驗(yàn)艙，也是國(guó)家太空實(shí)驗(yàn)室的重要組成部分，夢(mèng)天實(shí)驗(yàn)艙將與空間站其他兩艙實(shí)現(xiàn)控制、能源、信息、環(huán)境等功能的并網(wǎng)管理，共同支持空間站開(kāi)展更大規(guī)模的空間研究實(shí)驗(yàn)和新技術(shù)試驗(yàn)。航天科技集團(tuán)八院空間站系統(tǒng)副總設(shè)計(jì)師柏合民表示，夢(mèng)天實(shí)驗(yàn)艙聚焦高價(jià)值的在軌科研，是空間站得以實(shí)現(xiàn)大規(guī)?？臻g科學(xué)實(shí)驗(yàn)工作的關(guān)鍵核心載體。

二問(wèn)：“夢(mèng)天”“問(wèn)天”有啥不一樣？

夢(mèng)天實(shí)驗(yàn)艙和問(wèn)天實(shí)驗(yàn)艙“長(zhǎng)得很像”，工作艙和資源艙的造型幾乎別無(wú)二致。但在開(kāi)展空間科學(xué)實(shí)驗(yàn)方面，“兩兄弟”的能力和責(zé)任卻各有側(cè)重。“問(wèn)天實(shí)驗(yàn)艙主要面向空間生命科學(xué)研究，夢(mèng)天實(shí)驗(yàn)艙則主要面向微重力科學(xué)研究?！卑睾厦窠榻B。

兩者在配置上既有相似的地方也有不同之處：夢(mèng)天實(shí)驗(yàn)艙的定位是航天員工作的地方，因此沒(méi)有配置再生生保系統(tǒng)以及睡眠區(qū)、衛(wèi)生區(qū)。但3個(gè)艙段均配置有航天員的鍛煉設(shè)備，夢(mèng)天艙配置的是抗阻鍛煉設(shè)備。

三問(wèn)：“夢(mèng)天”與“天和”上演“太空之吻”有多難？

無(wú)垠宇宙中，航天器間的交會(huì)對(duì)接，造就專屬于航天的浪漫時(shí)刻——“太空之吻”。夢(mèng)天實(shí)驗(yàn)艙在太空中游弋，之后將與空間站組合體進(jìn)行交會(huì)對(duì)接。如果不能在規(guī)定時(shí)間內(nèi)完成交會(huì)對(duì)接，就需要中斷自主交會(huì)對(duì)接過(guò)程。而且，“夢(mèng)天”交會(huì)對(duì)接時(shí)，空間站組合體是非對(duì)稱構(gòu)型，在軌姿態(tài)控制難度顯著增加。

為成功上演“太空之吻”，設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)為“夢(mèng)天”特別定制交會(huì)對(duì)接任務(wù)故障預(yù)案，并開(kāi)展大量的預(yù)演預(yù)判和試驗(yàn)驗(yàn)證工作?！拔覀儗⒉捎冒胱灾?、更靈活的交會(huì)對(duì)接方案?！焙教炜萍技瘓F(tuán)五院?jiǎn)柼鞂?shí)驗(yàn)艙GNC分系統(tǒng)副主任設(shè)計(jì)師宋曉光說(shuō)。

四問(wèn)：“夢(mèng)天”何時(shí)轉(zhuǎn)位，完成中國(guó)空間站“T”字基本構(gòu)型組建？

9月30日，經(jīng)過(guò)約1小時(shí)的天地協(xié)同，問(wèn)天實(shí)驗(yàn)艙完成轉(zhuǎn)位，空間站組合體由兩艙“一”字構(gòu)型轉(zhuǎn)變?yōu)閮膳摗癓”構(gòu)型。那時(shí)，“問(wèn)天”發(fā)射升空已經(jīng)兩個(gè)多月了。

而這一次，“夢(mèng)天”無(wú)需等待這么久。此前，空間站艙段轉(zhuǎn)位技術(shù)已經(jīng)過(guò)機(jī)械臂輔助貨運(yùn)飛船轉(zhuǎn)位試驗(yàn)、問(wèn)天實(shí)驗(yàn)艙轉(zhuǎn)位試驗(yàn)兩次驗(yàn)證。

夢(mèng)天實(shí)驗(yàn)艙與空間站組合體進(jìn)行快速交會(huì)對(duì)接后，神舟十四號(hào)航天員乘組將配合地面操作人員實(shí)施夢(mèng)天實(shí)驗(yàn)艙轉(zhuǎn)位。與問(wèn)天實(shí)驗(yàn)艙類似，夢(mèng)天實(shí)驗(yàn)艙也將采用平面轉(zhuǎn)位方式完成轉(zhuǎn)位，對(duì)接于天和核心艙節(jié)點(diǎn)艙側(cè)向端口。隨后，神舟十四號(hào)航天員乘組將進(jìn)入夢(mèng)天實(shí)驗(yàn)艙。

夢(mèng)天實(shí)驗(yàn)艙轉(zhuǎn)位完成，標(biāo)志著中國(guó)空間站“T”字基本構(gòu)型在軌組裝完成，向著建成空間站的目標(biāo)邁出了關(guān)鍵一步。

五問(wèn)：“夢(mèng)天”為何被稱為空間實(shí)驗(yàn)“夢(mèng)工場(chǎng)”？

夢(mèng)天實(shí)驗(yàn)艙作為“工作室”，是三艙中支持載荷能力最強(qiáng)的艙段，被譽(yù)為空間實(shí)驗(yàn)“夢(mèng)工場(chǎng)”。

柏合民介紹，實(shí)驗(yàn)艙內(nèi)配置有13個(gè)標(biāo)準(zhǔn)載荷機(jī)柜工位。此外，為了最大化實(shí)現(xiàn)艙外實(shí)(試)驗(yàn)支持能力，艙外配置有37個(gè)載荷安裝工位，可為各類科學(xué)實(shí)驗(yàn)載荷提供機(jī)、電、熱、信息方面的能力支持，確保它們?cè)谔窄h(huán)境下開(kāi)展各類實(shí)(試)驗(yàn)。

載荷艙還配置有2個(gè)展開(kāi)式暴露平臺(tái)和1個(gè)固定式暴露平臺(tái)，為載荷在軌工作提供機(jī)械接口，最大限度地拓展對(duì)載荷的支持能力。

六問(wèn)：“夢(mèng)天”能做哪些實(shí)驗(yàn)？

夢(mèng)天實(shí)驗(yàn)艙內(nèi)安裝有空間科學(xué)研究與應(yīng)用領(lǐng)域的超冷原子物理實(shí)驗(yàn)柜、高精度時(shí)頻實(shí)驗(yàn)柜、高溫材料科學(xué)實(shí)驗(yàn)柜、兩相系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)柜、流體物理實(shí)驗(yàn)柜、燃燒科學(xué)實(shí)驗(yàn)柜、在線維修裝調(diào)操作柜等7個(gè)方面的8個(gè)科學(xué)實(shí)驗(yàn)柜。

“通過(guò)夢(mèng)天實(shí)驗(yàn)艙配置的8個(gè)科學(xué)實(shí)驗(yàn)柜，我們能夠在微重力基礎(chǔ)物理、空間材料科學(xué)、微重力流體物理與燃燒科學(xué)等方面開(kāi)展相關(guān)的科學(xué)和應(yīng)用研究。”中科院空間應(yīng)用中心空間應(yīng)用系統(tǒng)副總師劉國(guó)寧說(shuō)，目前在上述方向已經(jīng)安排了約40項(xiàng)科學(xué)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，并將根據(jù)實(shí)驗(yàn)規(guī)劃持續(xù)開(kāi)展在軌實(shí)驗(yàn)。

其中，高精度時(shí)頻實(shí)驗(yàn)柜是空間站中最復(fù)雜的實(shí)驗(yàn)柜，由兩個(gè)艙內(nèi)科學(xué)實(shí)驗(yàn)柜和4臺(tái)艙外設(shè)備組成一個(gè)完整的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。“高精度時(shí)頻實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)將通過(guò)艙內(nèi)不同特性原子鐘組合，建成世界上在軌運(yùn)行的精度最高的空間時(shí)間頻率系統(tǒng)?！敝锌圃簢?guó)家授時(shí)中心主任、高精度時(shí)頻實(shí)驗(yàn)柜科學(xué)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)指揮張首剛介紹。

七問(wèn)：“夢(mèng)天”貨物氣閘艙有什么特殊之處？

夢(mèng)天實(shí)驗(yàn)艙的載荷艙內(nèi)部，隱藏著一個(gè)貨物氣閘艙。獨(dú)特的“套娃”設(shè)計(jì)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(mèng)天實(shí)驗(yàn)艙的氣閘艙是專供貨物出艙的通道。”航天科技集團(tuán)八院空間站夢(mèng)天實(shí)驗(yàn)艙總體副主任設(shè)計(jì)師孟瑤介紹，艙內(nèi)配置有載荷轉(zhuǎn)移機(jī)構(gòu)，運(yùn)送能力能達(dá)到400公斤、單次運(yùn)送貨物包絡(luò)可達(dá)1.15米×1.2米×0.9米。配置的內(nèi)艙門、外艙門實(shí)現(xiàn)艙內(nèi)環(huán)境和艙外環(huán)境的隔離，其中外艙門是我國(guó)首次在軌使用方形電動(dòng)艙門。

與航天員“帶貨出艙”的方式相比，貨物氣閘艙的應(yīng)用為在軌工作生活的航天員“減負(fù)”，以便他們將更多的時(shí)間精力用于開(kāi)展艙內(nèi)各項(xiàng)科學(xué)實(shí)驗(yàn)活動(dòng)。

八問(wèn)：“夢(mèng)天”還將“上新”什么新技術(shù)？

夢(mèng)天實(shí)驗(yàn)艙增加了一項(xiàng)新服務(wù)——支持在軌釋放微小衛(wèi)星。

實(shí)驗(yàn)艙上配置的微小衛(wèi)星在軌釋放機(jī)構(gòu)，能夠滿足百公斤級(jí)微小衛(wèi)星或者多個(gè)規(guī)格立方星的在軌釋放需求。

航天員只需在艙內(nèi)把立方星或微衛(wèi)星填裝到釋放機(jī)構(gòu)的“肚子”內(nèi)，釋放機(jī)構(gòu)即可搭乘載荷轉(zhuǎn)移機(jī)構(gòu)將小衛(wèi)星運(yùn)送至艙外。出艙后，機(jī)械臂抓取釋放機(jī)構(gòu)，運(yùn)動(dòng)到指定的釋放方向，釋放機(jī)構(gòu)就會(huì)像彈弓一樣，把小衛(wèi)星彈射出去，實(shí)現(xiàn)在軌“放衛(wèi)星”。

有了這項(xiàng)新技術(shù)，我國(guó)空間站可為立方星、微衛(wèi)星的釋放提供最前沿的出發(fā)地，實(shí)現(xiàn)微衛(wèi)星和立方星低成本進(jìn)入太空。

九問(wèn)：“夢(mèng)天”入列，“太空電站”有何變化？

夢(mèng)天實(shí)驗(yàn)艙上天后，“太空電站”也將升級(jí)。

同問(wèn)天實(shí)驗(yàn)艙一樣，夢(mèng)天實(shí)驗(yàn)艙配備2套大型柔性太陽(yáng)翼，單翼翼展長(zhǎng)達(dá)27米，單套太陽(yáng)翼展開(kāi)面積達(dá)到138平方米，單個(gè)功率高達(dá)18千瓦。

孟瑤介紹，夢(mèng)天實(shí)驗(yàn)艙和問(wèn)天實(shí)驗(yàn)艙在資源艙均配置安裝了雙自由度對(duì)日定向系統(tǒng)，可以根據(jù)空間站在軌運(yùn)動(dòng)姿態(tài)和太陽(yáng)的角度，讓太陽(yáng)翼繞著實(shí)驗(yàn)艙軸和太陽(yáng)翼軸進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)，確保太陽(yáng)光能夠垂直照射在電池片上，實(shí)現(xiàn)最高發(fā)電效率。

中國(guó)空間站基本構(gòu)型組裝完成后，兩個(gè)實(shí)驗(yàn)艙配置的4套柔性太陽(yáng)翼將為中國(guó)空間站打造最強(qiáng)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(guó)利、張汨汨、趙葉蘋、米思源、劉鄧)

新華網(wǎng)