7月24日，長征五號(hào)B運(yùn)載火箭點(diǎn)火起飛，成功發(fā)射中國空間站問天實(shí)驗(yàn)艙。約13小時(shí)后，問天實(shí)驗(yàn)艙與天和核心艙完成自主前向交會(huì)對(duì)接。7月25日10時(shí)03分，航天員成功開啟艙門，順利進(jìn)入問天實(shí)驗(yàn)艙。

問天實(shí)驗(yàn)艙的成功發(fā)射標(biāo)志著我國距離中國空間站建造完成又邁進(jìn)了一大步，這也是中國航天科技集團(tuán)有限公司廣大干部職工貫徹落實(shí)習(xí)近平總書記關(guān)于建設(shè)航天強(qiáng)國重要指示和五四青年節(jié)前夕給航天科技集團(tuán)空間站建造青年團(tuán)隊(duì)回信精神取得的最新成就。

1992年9月，中央決策實(shí)施載人航天工程，并確定了我國載人航天“三步走”的發(fā)展戰(zhàn)略。建造空間站、建成國家太空實(shí)驗(yàn)室，是實(shí)現(xiàn)我國載人航天工程“三步走”戰(zhàn)略的重要目標(biāo)，是建設(shè)科技強(qiáng)國、航天強(qiáng)國的重要引領(lǐng)性工程，也是航天科技集團(tuán) 2022 年最為重要的任務(wù)。中國空間站工程共由10余個(gè)系統(tǒng)組成，航天科技集團(tuán)承擔(dān)了長征二號(hào)F運(yùn)載火箭系統(tǒng)、長征七號(hào)運(yùn)載火箭系統(tǒng)、長征五號(hào)B運(yùn)載火箭系統(tǒng)、載人飛船系統(tǒng)、貨運(yùn)飛船系統(tǒng)、空間實(shí)驗(yàn)室系統(tǒng)、空間站系統(tǒng)、光學(xué)艙系統(tǒng)等半數(shù)以上核心關(guān)鍵系統(tǒng)的研制工作，為中國空間站工程建造任務(wù)作出重要貢獻(xiàn)。

根據(jù)任務(wù)安排，2022年我國將完成空間站的在軌建造，共計(jì)劃實(shí)施6次飛行任務(wù)，包括發(fā)射天舟四號(hào)貨運(yùn)飛船、神舟十四號(hào)載人飛船、問天實(shí)驗(yàn)艙、夢天實(shí)驗(yàn)艙、天舟五號(hào)貨運(yùn)飛船和神舟十五號(hào)載人飛船。問天實(shí)驗(yàn)艙、夢天實(shí)驗(yàn)艙將與天和核心艙形成“T”字基本構(gòu)型，正式完成中國空間站的在軌建造。

問天實(shí)驗(yàn)艙是我國空間站建造階段發(fā)射的首個(gè)實(shí)驗(yàn)艙，也是我國迄今為止發(fā)射的最重載荷，在整個(gè)空間站建造任務(wù)中起著承上啟下的作用，意義重大而深遠(yuǎn)。

巨箭出征

打贏承上啟下的關(guān)鍵之戰(zhàn)

執(zhí)行載人航天工程發(fā)射任務(wù)的長征二號(hào)F運(yùn)載火箭、長征七號(hào)運(yùn)載火箭、長征五號(hào)B運(yùn)載火箭均由航天科技集團(tuán)一院抓總研制。2021年4月29日，長五B火箭成功發(fā)射天和核心艙，打響了空間站建造的開局之戰(zhàn)。一年之后，長五B火箭研制團(tuán)隊(duì)再次執(zhí)“箭”出征，執(zhí)行問天實(shí)驗(yàn)艙發(fā)射任務(wù)。

作為我國目前近地軌道運(yùn)載能力最大的新一代運(yùn)載火箭，長五B火箭是以發(fā)射空間站艙段任務(wù)為目標(biāo)進(jìn)行設(shè)計(jì)的大型近地軌道液體運(yùn)載火箭，按照“通用化、組合化、系列化”要求，遵循技術(shù)共用和產(chǎn)品化設(shè)計(jì)的原則，充分繼承長五系列運(yùn)載火箭研制基礎(chǔ)和經(jīng)驗(yàn)，并提高運(yùn)載能力和可靠性，滿足空間站工程任務(wù)要求。長五B火箭為一級(jí)半構(gòu)型，捆綁4個(gè)直徑3.35米液體助推器，芯一級(jí)直徑5米。火箭總長約54米，起飛重量約850噸，起飛推力約1078噸，擁有長達(dá)20.5米的國內(nèi)最大整流罩，近地軌道運(yùn)載能力達(dá)到25噸級(jí)。

問天實(shí)驗(yàn)艙需要與空間站天和核心艙進(jìn)行快速交會(huì)對(duì)接，因此必須在規(guī)定時(shí)間分秒不差地發(fā)射，否則將可能導(dǎo)致無法到達(dá)指定位置，還需要耗費(fèi)巨大代價(jià)調(diào)整軌道。如果窗口偏差過大，甚至可能導(dǎo)致發(fā)射終止，那就需要等待下一個(gè)發(fā)射窗口重新組織發(fā)射，嚴(yán)重影響任務(wù)周期。

本次任務(wù)中，長五B火箭首次執(zhí)行零窗口發(fā)射。為確保準(zhǔn)時(shí)發(fā)射，型號(hào)隊(duì)伍對(duì)射前10分鐘的發(fā)射流程進(jìn)行了優(yōu)化。

長五B火箭還應(yīng)用了起飛時(shí)間偏差修正技術(shù)，最大修正時(shí)間為2.5分鐘。通俗理解，火箭最遲可推延2.5分鐘發(fā)射，在0到2.5分鐘這個(gè)時(shí)間段內(nèi)的任一時(shí)間點(diǎn)發(fā)射，火箭都可以在飛行過程中自動(dòng)修正因推遲發(fā)射導(dǎo)致的飛行偏差，將問天實(shí)驗(yàn)艙精準(zhǔn)送入預(yù)定軌道。

約13小時(shí)后，問天實(shí)驗(yàn)艙與天和核心艙完成自主前向交會(huì)對(duì)接，完成組合體“一”字構(gòu)型。這是中國空間站首次在有人的狀態(tài)下迎接航天器的來訪，備受各方關(guān)注。

“問天”登場

重量級(jí)選手功能強(qiáng)大

2022年4月29日，在天和核心艙發(fā)射成功一周年之際，問天實(shí)驗(yàn)艙經(jīng)海運(yùn)抵達(dá)中國文昌航天發(fā)射場。在3個(gè)月的發(fā)射場任務(wù)期間，問天實(shí)驗(yàn)艙試驗(yàn)隊(duì)克服疫情不利影響，發(fā)揚(yáng)嚴(yán)慎細(xì)實(shí)、精益求精作風(fēng)，一絲不茍地做好每一項(xiàng)操作，高質(zhì)高效地完成每一天的任務(wù)。

問天實(shí)驗(yàn)艙由航天科技集團(tuán)五院抓總研制，由工作艙、氣閘艙、資源艙三部分組成。問天實(shí)驗(yàn)艙稱得上是“更大、更強(qiáng)、更全、更優(yōu)、更細(xì)”，即身高體重更大，艙體總長約17.9米，直徑4.2米，發(fā)射重量約23噸；系統(tǒng)功能更強(qiáng)，不僅保障航天員在軌長期駐留，而且提供專用氣閘艙和應(yīng)急避難場所，保證航天員安全，裝載了8個(gè)實(shí)驗(yàn)機(jī)柜、22個(gè)艙外載荷適配器，就像是把一個(gè)大型科學(xué)實(shí)驗(yàn)室搬到了太空；能源保障更足，自帶高性能“發(fā)電機(jī)”與“配電器”；出艙氣閘更優(yōu)，氣閘艙外方內(nèi)圓，航天員在這里作出艙準(zhǔn)備和艙外返回時(shí)，可以更舒展、更從容；艙外操作更細(xì)，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)艙是航天員主要的生活和工作艙段，配置有3個(gè)睡眠區(qū)、1個(gè)衛(wèi)生區(qū)和廚房等設(shè)施，可與天和核心艙一起支持兩艘載人飛船輪換期間 6名航天員的生活工作保障。

問天實(shí)驗(yàn)艙工作艙內(nèi)的航天員睡眠區(qū)比核心艙的睡眠區(qū)更為寬敞，舷窗也進(jìn)行了改進(jìn)設(shè)計(jì)，宜居性進(jìn)一步提高。在航天科技集團(tuán)七院科研人員的精心設(shè)計(jì)研制下，問天實(shí)驗(yàn)艙內(nèi)睡眠區(qū)噪音指標(biāo)不到50分貝，可以保障航天員的高質(zhì)量睡眠。待問天實(shí)驗(yàn)艙各項(xiàng)載人環(huán)境設(shè)置完畢后，神舟十四號(hào)航天員乘組會(huì)從“天和”搬到“問天”，睡上新床鋪。

問天實(shí)驗(yàn)艙還具備對(duì)空間站組合體的管理和控制功能，也就是說在核心艙平臺(tái)功能出現(xiàn)故障的前提下，可以接管對(duì)空間站組合體的操作，從而從整體上提高空間站的可靠性。

與天和核心艙相比，問天實(shí)驗(yàn)艙更重、更大，具備更強(qiáng)的超萬瓦級(jí)的供電能力、千兆級(jí)的信息傳輸能力。作為航天員在空間站內(nèi)進(jìn)行空間生命科學(xué)研究的主要基地，問天實(shí)驗(yàn)艙的工作艙也更為寬敞，艙內(nèi)配置了多臺(tái)科學(xué)實(shí)驗(yàn)柜，可開展生命生態(tài)、生物技術(shù)和變重力科學(xué)等科技領(lǐng)域的相關(guān)研究。

空間站建成后，問天實(shí)驗(yàn)艙的氣閘艙將作為航天員進(jìn)行艙外作業(yè)的主要出艙口。這個(gè)氣閘艙的視覺效果十分獨(dú)特，外方內(nèi)圓，是空間站系統(tǒng)唯一一個(gè)看上去是方形的艙體。里面圓柱狀的是航天員開展出艙活動(dòng)時(shí)的“更衣間”——出艙氣閘。這里空間更大，航天員在這里做出艙準(zhǔn)備和從艙外返回，可以更便捷、更從容。

出艙氣閘的外面，是看上去像方形的外殼。這是艙外暴露實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，上面配置了標(biāo)準(zhǔn)載荷接口，其中一部分還配備了流體回路溫度控制。未來10年，在空間站搭載的科學(xué)實(shí)驗(yàn)載荷，可以通過機(jī)械臂精準(zhǔn)投送到自己對(duì)應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)載荷接口位置，“即插即用”。

問天實(shí)驗(yàn)艙在氣閘艙外攜帶一套5米長的“小臂”。這套七自由度的機(jī)械臂小巧靈活、精度高，可做更為精細(xì)的操作。“小臂”還可以與核心艙“大臂”級(jí)聯(lián)成15米長的組合臂，開展更多艙外操作。

問天實(shí)驗(yàn)艙資源艙在功能上與其他推進(jìn)艙成員一脈相承，是航天器的能源與動(dòng)力中心。同時(shí)高“站位”、梨型“身材”、能力強(qiáng)又為其增添了極其獨(dú)特的“個(gè)人魅力”。其桁架結(jié)構(gòu)加上二維驅(qū)動(dòng)讓太陽能利用率更足。以框桁蒙皮鉚接式錐段加上柱段作為主結(jié)構(gòu)，為推進(jìn)貯箱提供360度無死角的防護(hù)。在構(gòu)型設(shè)計(jì)和總裝布局層面創(chuàng)新采用拓?fù)鋬?yōu)化技術(shù)，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)層面采用新型材料，練就了資源艙強(qiáng)悍的肌肉與骨骼。

2.0版柔性翼

刷新國內(nèi)太陽翼最大面積紀(jì)錄

隨著今后更多的科學(xué)實(shí)驗(yàn)任務(wù)的開展，空間站載荷供電需求也將成倍增加。因此，問天實(shí)驗(yàn)艙配置了由航天科技集團(tuán)八院研制的目前國內(nèi)最大面積可展收柔性太陽翼，單翼全展開狀態(tài)下約27米、面積100多平方米，不管是展開面積還是供電能力，全新升級(jí)后的“翅膀”都達(dá)到了天和核心艙太陽翼的兩倍之多，雙翼超萬瓦級(jí)的供電讓空間站基本實(shí)現(xiàn)了用電無憂。

除了令人驚艷的“新面貌”，問天實(shí)驗(yàn)艙太陽翼還以全新的“出場方式”亮相。為避免問天實(shí)驗(yàn)艙與空間站組合體交會(huì)對(duì)接時(shí)產(chǎn)生的碰撞給“全部張開的翅膀”帶來沖擊損傷，此次太陽翼的展開將分兩個(gè)階段共7個(gè)步驟進(jìn)行，其間還會(huì)有一次“中場休息”，全程歷時(shí)1個(gè)多小時(shí)。

展開、鎖緊、再展開、再鎖緊，憑借其“高可靠可重復(fù)展收”的硬核技術(shù)，問天實(shí)驗(yàn)艙太陽翼在太空中收放自如、剛?cè)岵?jì)，時(shí)刻確保“電力在線”。

受太陽入射角和空間站飛行姿態(tài)的影響，太陽翼的發(fā)電效率會(huì)因時(shí)段不同、姿態(tài)不同而產(chǎn)生相應(yīng)變化。為了讓“柔性翅膀”24小時(shí)不間斷追蹤太陽，保持最高狀態(tài)的發(fā)電效率為空間站保障用電，問天實(shí)驗(yàn)艙首次采用太陽翼雙自由度同時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)，確保每一縷陽光都垂直照射在太陽翼上。

為實(shí)現(xiàn)這一技術(shù)，科研人員自主研制出我國目前規(guī)模最大、連續(xù)工作壽命最長、傳輸功率最大的大型回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)類空間機(jī)構(gòu)產(chǎn)品——對(duì)日定向裝置，有了它的加持，空間站將能實(shí)時(shí)捕捉每一縷陽光，保證空間站源源不斷的能量供給。

在中國文昌航天發(fā)射場現(xiàn)場指導(dǎo)發(fā)射的集團(tuán)公司黨組書記、董事長吳燕生表示，建造空間站、建成國家太空實(shí)驗(yàn)室，是實(shí)現(xiàn)我國載人航天工程“三步走”戰(zhàn)略的重要目標(biāo)，是建設(shè)科技強(qiáng)國、航天強(qiáng)國的重要引領(lǐng)性工程。作為我國航天科技工業(yè)的主導(dǎo)力量，航天科技集團(tuán)將持續(xù)學(xué)習(xí)貫徹習(xí)近平總書記關(guān)于建設(shè)航天強(qiáng)國、科技強(qiáng)國的重要論述，特別是貫徹落實(shí)習(xí)近平總書記在今年五四青年節(jié)前夕給集團(tuán)公司空間站建造青年團(tuán)隊(duì)回信精神，全面完成空間站建造任務(wù)，堅(jiān)持高質(zhì)量保證成功、高效率完成任務(wù)、高效益推動(dòng)航天強(qiáng)國和國防建設(shè)，以“建設(shè)世界一流航天企業(yè)集團(tuán)、支撐世界一流軍隊(duì)建設(shè)”為發(fā)展目標(biāo)，不斷奪取航天事業(yè)新勝利，以優(yōu)異成績迎接黨的二十大勝利召開！（科文）