2021年4月29日，中國(guó)文昌，長(zhǎng)征五號(hào)B遙二運(yùn)載火箭搭載著中國(guó)空間站首個(gè)艙段——天和核心艙，在海天之間劃出一道長(zhǎng)長(zhǎng)的尾焰，飛向太空，開啟了空間站在軌組裝建造的大幕。2022年7月25日10時(shí)03分神舟十四號(hào)航天員乘組順利進(jìn)入問天實(shí)驗(yàn)艙。這是中國(guó)航天員首次在軌進(jìn)入科學(xué)實(shí)驗(yàn)艙。問天入列后，當(dāng)前空間站組合體由天和核心艙、問天實(shí)驗(yàn)艙、神舟十四號(hào)載人飛船和天舟四號(hào)貨運(yùn)飛船組成。據(jù)中國(guó)載人航天微信公眾號(hào)消息，中國(guó)空間站第2個(gè)實(shí)驗(yàn)艙段——夢(mèng)天實(shí)驗(yàn)艙已完成出廠前所有研制工作，于近日運(yùn)抵文昌航天發(fā)射場(chǎng)。后續(xù)，夢(mèng)天實(shí)驗(yàn)艙將按計(jì)劃開展發(fā)射場(chǎng)區(qū)各項(xiàng)總裝和測(cè)試工作。目前，發(fā)射場(chǎng)設(shè)施設(shè)備狀態(tài)良好，參試各系統(tǒng)正在有序開展各項(xiàng)任務(wù)準(zhǔn)備。
A
問天實(shí)驗(yàn)艙
問天實(shí)驗(yàn)艙是一個(gè)集平臺(tái)功能與實(shí)驗(yàn)載荷功能于一體的“全能型”選手。為降低系統(tǒng)復(fù)雜性和在軌風(fēng)險(xiǎn)，相應(yīng)實(shí)現(xiàn)了多個(gè)系統(tǒng)功能創(chuàng)新。
實(shí)力超凡的“全能選手”
平臺(tái)功能方面，具備空間站組合體統(tǒng)一管理和控制能力，同時(shí)可作為天和核心艙的備份，對(duì)空間站進(jìn)行管理，可以完全覆蓋空間站組合體工作要求；支持航天員長(zhǎng)期在軌駐留，并提供專用氣閘艙和應(yīng)急避難場(chǎng)所，保證航天員安全，使空間站的在軌運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)更加可控，在軌長(zhǎng)壽命運(yùn)行更加可靠。
實(shí)驗(yàn)載荷功能方面，裝載8個(gè)實(shí)驗(yàn)機(jī)柜機(jī)位、22個(gè)艙外載荷適配器，如同將大型科學(xué)實(shí)驗(yàn)室搬到太空，助力中國(guó)人在太空開展大規(guī)模的空間科學(xué)實(shí)驗(yàn)。
太陽(yáng)帆板設(shè)計(jì)方面，為提高交會(huì)對(duì)接可控性，首次采取太陽(yáng)帆板二次展開方案，發(fā)射后先展開約五分之一，對(duì)接完成后再展開到位，確保順利抵達(dá)天和“母港”。
名副其實(shí)的“主發(fā)電站”
問天實(shí)驗(yàn)艙能源管理系統(tǒng)十分強(qiáng)大，自帶高性能“發(fā)電機(jī)”與“配電器”。配置了比核心艙更大的柔性太陽(yáng)帆板，每天平均發(fā)電量超過(guò)430度，能夠?yàn)榭臻g站運(yùn)行提供充足能源。空間站在軌建造完成后，核心艙的一個(gè)太陽(yáng)帆板將轉(zhuǎn)移至問天實(shí)驗(yàn)艙資源艙尾部，成為名副其實(shí)的“主發(fā)電站”。屆時(shí)，問天實(shí)驗(yàn)艙的3條能源母線將發(fā)揮更大的作用，為組合體源源不斷地供電送能。
在問天實(shí)驗(yàn)艙中，氣閘艙“外方內(nèi)圓”的視覺效果可謂別具一格。
外部看上去像方形的外殼，是艙外暴露實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，上面配置了22個(gè)標(biāo)準(zhǔn)載荷接口，其中一部分還配備了流體回路溫度控制。
擁有功能齊全的“資源包”
問天實(shí)驗(yàn)艙是空間站系統(tǒng)中艙外活動(dòng)部件最多的艙體，大量的艙外設(shè)施設(shè)備更好地保障了出艙活動(dòng)，也為更精細(xì)的艙外操作提供了支持。
問天實(shí)驗(yàn)艙艙外攜帶一套5米長(zhǎng)、7自由度的小機(jī)械臂，其小巧、精度高，方便抓取中小型設(shè)備，開展更精細(xì)的操作。小臂還能與核心艙大臂級(jí)聯(lián)成15米長(zhǎng)的組合臂，能夠自由爬行于空間站三艙組合體之間，開展范圍更廣的艙外作業(yè)。
未來(lái)，在空間站搭載的科學(xué)實(shí)驗(yàn)載荷，可以通過(guò)機(jī)械臂精準(zhǔn)“投送”到對(duì)應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)載荷接口位置，“即插即用”，不再需要航天員出艙進(jìn)行操作。
同時(shí)，艙外還設(shè)置了2臺(tái)云臺(tái)燈、4臺(tái)高清攝像機(jī)，能實(shí)現(xiàn)一邊打光追光、一邊拍攝錄制，使地面測(cè)控人員對(duì)航天員出艙活動(dòng)的一舉一動(dòng)都一目了然，從而提供及時(shí)有力的安全保障。另外，它們還能在太空中拍攝許多“壁紙大片”“唯美視頻”，將美輪美奐的地球和外太空呈現(xiàn)在世人面前。
B
天和核心艙
天和核心艙已環(huán)繞著地球在軌運(yùn)行一年多，成績(jī)頗豐。天和核心艙是空間站實(shí)現(xiàn)組合體控制和管理的主要艙段，天和核心艙具備開展交會(huì)對(duì)接、轉(zhuǎn)位與停泊、乘組長(zhǎng)期駐留、航天員出艙、保障空間科學(xué)實(shí)驗(yàn)等能力，艙內(nèi)配置有工作區(qū)、睡眠區(qū)、衛(wèi)生區(qū)、就餐區(qū)、醫(yī)監(jiān)醫(yī)保區(qū)以及鍛煉區(qū)，能夠?yàn)楹教靻T工作和生活提供舒適良好的保障條件。
多功能“太空之家”，護(hù)航四次飛行任務(wù)
在強(qiáng)大的功能保障下，各項(xiàng)飛行任務(wù)均按照計(jì)劃順利實(shí)施。天和核心艙與神舟十二號(hào)、神舟十三號(hào)兩艘載人飛船，以及天舟二號(hào)、天舟三號(hào)兩艘貨運(yùn)飛船成功實(shí)施交會(huì)對(duì)接。
作為航天員乘組的“太空之家”，保障了神舟十二號(hào)乘組3個(gè)月的駐留和神舟十三號(hào)乘組6個(gè)月的駐留任務(wù)，支持開展了出艙活動(dòng)、機(jī)械臂轉(zhuǎn)位貨運(yùn)飛船以及手控遙操作等多項(xiàng)專項(xiàng)任務(wù)。
同時(shí)，艙內(nèi)還配置了空間科學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)施，使航天員在軌開展了以無(wú)容器和高微重力以及航天醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)為主要內(nèi)容的科學(xué)實(shí)驗(yàn)，取得了高水平的空間科學(xué)研究成果和顯著的綜合效益。
開展關(guān)鍵技術(shù)驗(yàn)證，使命在肩作用重大
核心艙在軌運(yùn)行一年以來(lái)，開展了物化再生生保、大型組合體控制以及大型柔性太陽(yáng)電池翼及驅(qū)動(dòng)技術(shù)、航天員出艙技術(shù)等多項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)驗(yàn)證工作。經(jīng)評(píng)估結(jié)果符合預(yù)期，目前功能性能優(yōu)于設(shè)計(jì)。
再生生保技術(shù)方面，天和核心艙再生生保系統(tǒng)為神舟十二號(hào)和神舟十三號(hào)兩個(gè)乘組提供了良好的載人環(huán)境，滿足航天員在軌的物質(zhì)代謝需求。航天員排出的濕氣可收集成冷凝水，尿液回收再處理成飲用水和電解制氧，水的回收效率優(yōu)于95%，水的利用效率優(yōu)于83%，均滿足指標(biāo)要求，通過(guò)這項(xiàng)技術(shù)，大大降低了通過(guò)貨運(yùn)飛船上行攜帶航天員飲用水和氧氣的需求量。
機(jī)械臂技術(shù)方面，成功實(shí)施了航天員出艙、轉(zhuǎn)位貨運(yùn)飛船以及艙外狀態(tài)巡檢等多項(xiàng)關(guān)鍵任務(wù)。通過(guò)機(jī)械臂艙外操作，其關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)能力、末端定位精度等功能性能均滿足設(shè)計(jì)預(yù)期；機(jī)械臂操作負(fù)載所表現(xiàn)出的剛度特性，表明機(jī)械臂具有執(zhí)行大負(fù)載轉(zhuǎn)移任務(wù)的能力；同時(shí)，科研人員還獲取了在軌失重環(huán)境下機(jī)械臂運(yùn)動(dòng)學(xué)模型參數(shù)。這些成果為今后機(jī)械臂轉(zhuǎn)位實(shí)驗(yàn)艙、艙外大型載荷照料等任務(wù)奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。
“空間站核心艙完成了關(guān)鍵技術(shù)驗(yàn)證階段的任務(wù)，達(dá)到了預(yù)期目的。目前正在開展能力評(píng)估，進(jìn)一步挖掘核心艙潛力，提質(zhì)增效?！笨臻g站系統(tǒng)總設(shè)計(jì)師楊宏表示。
