2021年4月29日，天和核心舱顺利搭载长征五号B遥二运载火箭发射升空，开启了中国人在太空建立空间站的序幕。昨天，由我国自主设计和发射的天宫空间站迎来了自己的第二个舱段问天实验舱，它也是我国向太空发射的首个实验舱。南京航空航天大学航天学院闻新教授表示，今年年底，我国还会发射梦天实验舱，“太空大房子”建成三室两厅的目标，正在一步一步实现，未来在太空开展长期科研指日可待。

　　看点1

　　“胖五”再度披挂

　　首次执行零窗口发射 “中国最强”把“中国最重”送上太空

　　如果你是一位航天爱好者，那么一定会发现规律：“太空出差”的航天员们，多半是搭乘长二F火箭“出发”；运送天和核心舱和问天实验舱的运载火箭，却是长征五号B遥二运载火箭，因为外形胖乎乎的，不少人也直接称呼它“胖五”。

　　专家告诉记者，长五B火箭是目前我国邻地轨道运载能力最大的火箭。身强力壮的“大力士”，自然能扛的东西也会更多。闻新教授告诉记者，核心舱和实验舱的体积都不小。“天和”22吨，“问天”则达到了23吨，相关指标比天和核心舱更高，是我国目前最重、尺寸最大的单体飞行器。“在发射技术已经相对成熟的情况下，运载火箭的承重能力成为了发射成功的关键。经过几次考验，‘胖五’的表现的确优秀。”

　　此次发射任务是长五系列火箭首次执行零窗口发射任务。零窗口发射任务要求长五B火箭必须在规定时间里分秒不差地发射，否则将无法把问天实验舱送达指定位置。为了更加精准、可靠地完成在太空“穿针引线”的任务，长五B团队“上了三道保险”。“第一道保险”是“起飞时间修正技术”，让火箭的控制系统可以自动计算偏差、调整目标轨道，最大修正时间为2.5分钟；“第二道保险”是发射场流程优化，对发射前10分钟的发射流程进行优化，距离点火2.5分钟就完成了发射前各项准备工作；“第三道保险”包括扔掉箭体中的“累赘”，释放了更大的运载能力。

　　看点2

　　“太空之吻”升级

　　交会对接时空间站有人值守 还将实现“首次平面转位”

　　问天实验舱入轨后，将与核心舱组合体实施交会对接——23吨的问天实验舱与40多吨的核心舱组合体，将进行我国目前最大吨位的两个航天器之间的“太空之吻”，也是中国空间站首次在有人的状态下迎接航天器的来访。

　　重量重、尺寸大、对接靶子小、柔性太阳翼难控制……对于所面临的一系列棘手难题，航天科技集团五院问天实验舱GNC分系统副主任设计师宋晓光打了个形象的比方：“如果按重量来看，载人飞船对接像开小跑车，可控性强；货运飞船对接像开小卡车；而到了问天和梦天实验舱，就如同要把一辆装备豪华的大房车停到一个小车位里。”为成功实现“太空之吻”，设计团队从问天实验舱初样研制起就经过几轮实测，对数据参数精准把握，并提升算法达到更强的适应能力和纠偏能力。

　　据悉，问天实验舱采取了快速交会对接方式，与空间站天和核心舱前向对接，形成“一”字构型。在轨2个月后，问天实验舱将实施转位，与天和核心舱形成“L”构型——具体而言，问天实验舱将实现平面转位90度，让原本对接在节点舱前向对接口的问天实验舱，转向节点舱的侧向停泊口，并再次对接，从而腾出核心舱的前向对接口，为梦天实验舱的到访做好充分准备。这将是我国首次航天器在轨转位组装，也将是国际上首次探索以平面式转位方案进行航天器转位。

　　看点3

　　“全能选手”上天

　　与天和核心舱互为备份 让空间站实现“用电自由”

　　不仅有着大块头的体格，问天实验舱更是一个集平台功能与载荷功能于一体的“全能型”选手。据介绍，问天实验舱与天和核心舱互为备份，关键平台功能一致，可以完全覆盖空间站组合体工作要求，既发挥定海神针般的双保险作用，也为空间站未来15年可靠运行打下坚实基础。“一旦天和核心舱出现严重故障，问天实验舱能够快速接管，主控空间站。”航天员中心问天实验舱环控生保分系统主任设计师罗亚斌说。

　　问天实验舱配备了目前国内最大的柔性太阳翼，双翼全部展开后可达55米。为了让太阳翼能24小时保持最高发电效率，问天实验舱首次尝试让太阳翼双自由度同时转动，确保每一缕阳光都垂直照射在太阳翼上，每天平均发电量超过430度，能让空间站基本实现“用电自由”。

　　问天实验舱是空间站系统中舱外活动部件最多的舱体，大量的舱外设施设备能够更好地保障出舱活动。在问天实验舱的气闸舱外，还有一套5米长的小机械臂。这套7自由度的机械臂小巧、精度高，操作更为精细。未来，小臂还可以与核心舱大臂组成15米长的组合臂，在空间站三舱组合体外开展更多舱外操作。

　　看点4

　　“太空豪宅”扩容

　　“出差三人组”即将变为“六人组” 太空家园从“一居室”升为“两居室”

　　跟着问天实验舱一起进入太空的，不仅有各种实验设备，还有三张床铺。这样，加上核心舱内的三张床位，中国空间站便拥有了可供六人在轨的“硬件”。完成对接后，空间站后续可以支撑神舟十四号、十五号两个乘组6名航天员实现“太空会师”和在轨轮换，在太空中面对面交接工作。

　　此前，航天员在天和核心舱只能通过节点舱实现出舱。节点舱作为空间站的交通枢纽，空间较小，航天员每次出舱前还需要关闭各个对接通道的舱门，进行大量准备工作。此次问天实验舱则配置了一个出舱人员专用的气闸舱。一方面，气闸舱的空间和出舱舱门的尺寸都比节点舱更大，航天员进出更舒展从容，也更易携带大体积的设备出舱工作。另一方面，从气闸舱出舱时，只需关闭一道舱门，操作更便捷。一旦气闸舱出现问题，航天员还可以从作为备份出舱口的节点舱返回，确保出舱活动的安全。

　　在气闸舱外的暴露实验平台上，还配置了22个标准载荷接口。在空间站搭载的科学实验载荷，可以通过机械臂精准“投送”到对应的载荷接口位置，不再需要航天员出舱进行人工操作，既降低了航天员的工作强度和风险，又可以灵活高效支持舱外载荷试验。

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　　在海南文昌发射的 为何都是一些“大家伙”

　　专家告诉记者，文昌是世界上为数不多的低纬度发射场之一。在文昌发射的航天器，的确都是一些“大家伙”，动辄就是20吨开外的空间站核心舱、实验舱，“天问一号”火星探测器，还有一趟又一趟往空间站“送快递”的天舟系列飞船，都是在文昌上天的。

　　之所以这样安排发射任务，“借力”是很重要的原因。在文昌发射的火箭，可以借助接靠赤道的较大线速度，以及惯性带来的离心现象，减少燃料消耗，还能提升残骸坠落的安全性。另一方面，相较于内陆发射场，运达海南的火箭，还有运输方便这一优势。通过海上运输，箭体直径不再受铁路桥梁涵洞限制，进一步释放了火箭设计的潜力。

　　南航多项技术 助力“问天”逐梦太空

　　在中国航天发展的每一个关键节点，都有南航人在背后默默助力。记者了解到，南航自动化学院王莉教授领衔的“智能配电系统”团队面向空间站等载人航天任务，开展航天器智能并网控制及保护技术研究。南航材料科学与技术学院占小红教授团队参与了长征系列多型运载火箭贮箱焊接结构研制任务，开发了跨尺度一体化建模与仿真技术。南航材料科学与技术学院超级绝热复合材料课题组陈照峰教授、杨丽霞讲师开发的航天级轻质纳米真空绝热板，成功应用于我国问天实验舱低温实验保冷设备。南航航天学院陈传志副教授领衔研发的定向装置油脂补加机构已应用于我国问天实验舱的研制。