中國空間站問天實驗艙發射看點
更新時間：2022-7-25 10:16:13 來源：新華社
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7月24日14時22分，中國空間站問天實驗艙在海南文昌航天發射場由長征五號B運載火箭托舉升空。
作為我國空間站建設的第二個艙段，問天實驗艙將為空間站帶去哪些新裝備？航天員在太空的工作生活會迎來怎樣的變化？
（小標題）功能強、裝備全：中國空間站喜迎“新居”
“問天實驗艙由工作艙、氣閘艙和資源艙三部分組成，艙體總長17.9米，直徑4.2米，發射重量約23噸。相關指標比天和核心艙更高，是我國目前最重、尺寸最大的單體飛行器。”航天科技集團五院空間站係統副總設計師劉剛說。
不僅有著大塊頭的體格，問天實驗艙更是一個集平台功能與載荷功能於一體的“全能型”選手。
據介紹，問天實驗艙與天和核心艙互為備份，關鍵平台功能一致，可以完全覆蓋空間站組合體工作要求，既發揮定海神針般的雙保險作用，也為空間站未來15年可靠運行打下堅實基礎。
“兩艙對接組成組合體後，由天和核心艙統一管理和控製整個空間站的載人環境，一旦天和核心艙出現嚴重故障，問天實驗艙能夠快速接管，主控空間站。”航天員中心問天實驗艙環控生保分係統主任設計師羅亞斌說。
一個更重要的細節是，問天實驗艙配備了目前國內最大的柔性太陽翼，雙翼全部展開後可達55米。太陽翼可以雙自由度跟蹤太陽，每天平均發電量超過430度，將為空間站運行提供充足的能源。
問天實驗艙是空間站係統中艙外活動部件最多的艙體，大量的艙外設施設備能夠更好地保障出艙活動，也為更精細的艙外操作提供支持。
在問天實驗艙的氣閘艙外，還有一套5米長的小機械臂。這套7自由度的機械臂小巧、精度高，操作更為精細。未來，小臂還可以與核心艙大臂組成15米長的組合臂，在空間站三艙組合體開展更多艙外操作。
（小標題）時間緊、難度高：“胖五”進行“增肌瘦身”
作為我國空間站建造工程的“運載專列”，被人們昵稱為“胖五”的長征五號係列運載火箭此前已成功將天和核心艙送入太空，此次則是首次執行交會對接任務。
此次長五B不僅要發射我國迄今為止最重的載荷，還麵臨著低溫推進劑加注問題和複雜的射前流程，難度可想而知。
點火階段，型號隊伍對射前10分鍾的發射流程進行了優化，將部分流程前置。在距離發射數分鍾時，火箭就已完成發射前各項準備工作，具備了點火發射能力，為突發情況留出決策、處置的時間。
長五B還應用了起飛時間修正技術，讓火箭的控製係統可以自動計算偏差、調整目標軌道，最大修正時間為2.5分鍾。
“即使火箭沒能完全按照預定窗口發射，隻要在2.5分鍾這個窗口時間裏，都能通過後期的軌道修正精準完成入軌和交會對接。”航天科技集團一院長征五號B運載火箭副總師婁路亮說。
為不斷提高火箭可靠性，安全、精準地將問天實驗艙送到目的地，型號隊伍還對長五B進行了有針對性的“增肌瘦身”，在生產工藝等方麵進行了30多項改進。
隨著發射次數增多，科研人員對火箭技術狀態的認識也不斷深入。此前，長五B在發射場的發射準備時間約為60天。本次任務進一步優化到了53天，為後續提高火箭發射效率、應對高密度常態化發射奠定了基礎。
（小標題）大噸位、半自主：“太空之吻”有新看點
問天實驗艙入軌後，將與核心艙組合體實施交會對接——23噸的問天實驗艙與40多噸的核心艙組合體，將是我國目前最大噸位的兩個航天器之間的交會對接，也是中國空間站首次在有人的狀態下迎接航天器的來訪。
重量重、尺寸大、對接靶子小、柔性太陽翼難控製……對所麵臨的一係列棘手難題，航天科技集團五院問天實驗艙GNC分係統副主任設計師宋曉光打了個形象的比方：“如果按重量來看，載人飛船對接像開小跑車，可控性強；貨運飛船對接像開小卡車；而到了問天和夢天實驗艙，就如同要把一輛裝備豪華的大房車停到一個小車位裏。”
為成功實現“太空之吻”，設計團隊從問天實驗艙初樣研製起就經過幾輪實測，對問天實驗艙的數據參數精準把握，並提升算法達到更強的適應能力和糾偏能力。同時，采用半自主交會對接方案，實現交會對接過程中的穩定控製。
在軌期間，問天實驗艙還將實現平麵轉位90度，讓原本對接在節點艙前向對接口的問天實驗艙，轉向節點艙的側向停泊口，並再次對接，從而騰出核心艙的前向對接口，為夢天實驗艙的到訪做好充分準備。這將是我國首次航天器在軌轉位組裝，也將是國際上首次探索以平麵式轉位方案進行航天器轉位。
（小標題）更舒適、更安全：太空生活“條件升級”
對在軌航天員來說，兩艙對接形成組合體，意味著我們的太空家園從“一居室”升級到更寬敞的“兩居室”。
問天實驗艙的工作艙內設有3個睡眠區和1個衛生區。完成對接後，空間站後續可以支撐神舟十四號、十五號兩個乘組6名航天員實現“太空會師”和在軌輪換，在太空麵對麵交接工作。
航天員中心艙外服總體試驗主任設計師李金林說，在天和核心艙的基礎上，問天實驗艙在吸音、降噪、減震等方麵也進行了優化升級。
此前，航天員在天和核心艙隻能通過節點艙實現出艙。節點艙作為空間站的交通樞紐，空間較小，航天員每次出艙前還需要關閉各個對接通道的艙門，進行大量準備工作。
此次問天實驗艙則配置了一個出艙人員專用的氣閘艙。一方麵，氣閘艙的空間和出艙艙門的尺寸都比節點艙更大，航天員進出更舒展從容，也更易攜帶大體積的設備出艙工作。另一方麵，從氣閘艙出艙時，隻需關閉一道艙門，操作更便捷。
未來，氣閘艙將成為航天員在空間站的主要出艙通道，一旦氣閘艙出現問題，航天員還可以從作為備份出艙口的節點艙返回，確保出艙活動的安全。
在氣閘艙外的暴露實驗平台上，還配置了22個標準載荷接口。“在空間站搭載的科學實驗載荷，可以通過機械臂精準‘投送’到自己對應的載荷接口位置，不再需要航天員出艙進行人工操作，既降低了航天員的工作強度和風險，又可以靈活高效支持艙外載荷試驗。”航天科技集團五院問天實驗艙空間技術試驗分係統主任設計師趙振昊說。
（記者溫競華、胡喆、李國利、宋晨、張瑞傑、趙葉蘋）
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作為我國空間站建設的第二個艙段，問天實驗艙將為空間站帶去哪些新裝備？航天員在太空的工作生活會迎來怎樣的變化？
（小標題）功能強、裝備全：中國空間站喜迎“新居”
“問天實驗艙由工作艙、氣閘艙和資源艙三部分組成，艙體總長17.9米，直徑4.2米，發射重量約23噸。相關指標比天和核心艙更高，是我國目前最重、尺寸最大的單體飛行器。”航天科技集團五院空間站係統副總設計師劉剛說。
不僅有著大塊頭的體格，問天實驗艙更是一個集平台功能與載荷功能於一體的“全能型”選手。
據介紹，問天實驗艙與天和核心艙互為備份，關鍵平台功能一致，可以完全覆蓋空間站組合體工作要求，既發揮定海神針般的雙保險作用，也為空間站未來15年可靠運行打下堅實基礎。
“兩艙對接組成組合體後，由天和核心艙統一管理和控製整個空間站的載人環境，一旦天和核心艙出現嚴重故障，問天實驗艙能夠快速接管，主控空間站。”航天員中心問天實驗艙環控生保分係統主任設計師羅亞斌說。
一個更重要的細節是，問天實驗艙配備了目前國內最大的柔性太陽翼，雙翼全部展開後可達55米。太陽翼可以雙自由度跟蹤太陽，每天平均發電量超過430度，將為空間站運行提供充足的能源。
問天實驗艙是空間站係統中艙外活動部件最多的艙體，大量的艙外設施設備能夠更好地保障出艙活動，也為更精細的艙外操作提供支持。
在問天實驗艙的氣閘艙外，還有一套5米長的小機械臂。這套7自由度的機械臂小巧、精度高，操作更為精細。未來，小臂還可以與核心艙大臂組成15米長的組合臂，在空間站三艙組合體開展更多艙外操作。
（小標題）時間緊、難度高：“胖五”進行“增肌瘦身”
作為我國空間站建造工程的“運載專列”，被人們昵稱為“胖五”的長征五號係列運載火箭此前已成功將天和核心艙送入太空，此次則是首次執行交會對接任務。
此次長五B不僅要發射我國迄今為止最重的載荷，還麵臨著低溫推進劑加注問題和複雜的射前流程，難度可想而知。
點火階段，型號隊伍對射前10分鍾的發射流程進行了優化，將部分流程前置。在距離發射數分鍾時，火箭就已完成發射前各項準備工作，具備了點火發射能力，為突發情況留出決策、處置的時間。
長五B還應用了起飛時間修正技術，讓火箭的控製係統可以自動計算偏差、調整目標軌道，最大修正時間為2.5分鍾。
“即使火箭沒能完全按照預定窗口發射，隻要在2.5分鍾這個窗口時間裏，都能通過後期的軌道修正精準完成入軌和交會對接。”航天科技集團一院長征五號B運載火箭副總師婁路亮說。
為不斷提高火箭可靠性，安全、精準地將問天實驗艙送到目的地，型號隊伍還對長五B進行了有針對性的“增肌瘦身”，在生產工藝等方麵進行了30多項改進。
隨著發射次數增多，科研人員對火箭技術狀態的認識也不斷深入。此前，長五B在發射場的發射準備時間約為60天。本次任務進一步優化到了53天，為後續提高火箭發射效率、應對高密度常態化發射奠定了基礎。
（小標題）大噸位、半自主：“太空之吻”有新看點
問天實驗艙入軌後，將與核心艙組合體實施交會對接——23噸的問天實驗艙與40多噸的核心艙組合體，將是我國目前最大噸位的兩個航天器之間的交會對接，也是中國空間站首次在有人的狀態下迎接航天器的來訪。
重量重、尺寸大、對接靶子小、柔性太陽翼難控製……對所麵臨的一係列棘手難題，航天科技集團五院問天實驗艙GNC分係統副主任設計師宋曉光打了個形象的比方：“如果按重量來看，載人飛船對接像開小跑車，可控性強；貨運飛船對接像開小卡車；而到了問天和夢天實驗艙，就如同要把一輛裝備豪華的大房車停到一個小車位裏。”
為成功實現“太空之吻”，設計團隊從問天實驗艙初樣研製起就經過幾輪實測，對問天實驗艙的數據參數精準把握，並提升算法達到更強的適應能力和糾偏能力。同時，采用半自主交會對接方案，實現交會對接過程中的穩定控製。
在軌期間，問天實驗艙還將實現平麵轉位90度，讓原本對接在節點艙前向對接口的問天實驗艙，轉向節點艙的側向停泊口，並再次對接，從而騰出核心艙的前向對接口，為夢天實驗艙的到訪做好充分準備。這將是我國首次航天器在軌轉位組裝，也將是國際上首次探索以平麵式轉位方案進行航天器轉位。
（小標題）更舒適、更安全：太空生活“條件升級”
對在軌航天員來說，兩艙對接形成組合體，意味著我們的太空家園從“一居室”升級到更寬敞的“兩居室”。
問天實驗艙的工作艙內設有3個睡眠區和1個衛生區。完成對接後，空間站後續可以支撐神舟十四號、十五號兩個乘組6名航天員實現“太空會師”和在軌輪換，在太空麵對麵交接工作。
航天員中心艙外服總體試驗主任設計師李金林說，在天和核心艙的基礎上，問天實驗艙在吸音、降噪、減震等方麵也進行了優化升級。
此前，航天員在天和核心艙隻能通過節點艙實現出艙。節點艙作為空間站的交通樞紐，空間較小，航天員每次出艙前還需要關閉各個對接通道的艙門，進行大量準備工作。
此次問天實驗艙則配置了一個出艙人員專用的氣閘艙。一方麵，氣閘艙的空間和出艙艙門的尺寸都比節點艙更大，航天員進出更舒展從容，也更易攜帶大體積的設備出艙工作。另一方麵，從氣閘艙出艙時，隻需關閉一道艙門，操作更便捷。
未來，氣閘艙將成為航天員在空間站的主要出艙通道，一旦氣閘艙出現問題，航天員還可以從作為備份出艙口的節點艙返回，確保出艙活動的安全。
在氣閘艙外的暴露實驗平台上，還配置了22個標準載荷接口。“在空間站搭載的科學實驗載荷，可以通過機械臂精準‘投送’到自己對應的載荷接口位置，不再需要航天員出艙進行人工操作，既降低了航天員的工作強度和風險，又可以靈活高效支持艙外載荷試驗。”航天科技集團五院問天實驗艙空間技術試驗分係統主任設計師趙振昊說。
（記者溫競華、胡喆、李國利、宋晨、張瑞傑、趙葉蘋）
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