10月31日15時37分，長征五號B遙四運載火箭托舉夢天實驗艙升空。之后，夢天實驗艙將對接于天和核心艙前向端口，組建中國空間站的“最后一塊積木”即將就位。后續(xù)，夢天實驗艙還將進(jìn)行平面轉(zhuǎn)位，與天和核心艙、問天實驗艙組成空間站“T”字基本構(gòu)型。
中國空間站建造任務(wù)即將完成，國家太空實驗室完全投入運轉(zhuǎn)指日可待。夢天實驗艙何時轉(zhuǎn)位？能做哪些實驗？擁有哪些“黑科技”……來自航天各系統(tǒng)的專家們詳細(xì)解讀中國空間站夢天實驗艙發(fā)射任務(wù)。
一問：“夢天”長啥樣？
夢天實驗艙由工作艙、載荷艙、貨物氣閘艙和資源艙組成，艙體全長17.88米，直徑4.2米，起飛重量約23噸，可為航天員提供超過32立方米的工作與活動空間。
作為中國空間站第二個科學(xué)實驗艙，也是國家太空實驗室的重要組成部分，夢天實驗艙將與空間站其他兩艙實現(xiàn)控制、能源、信息、環(huán)境等功能的并網(wǎng)管理，共同支持空間站開展更大規(guī)模的空間研究實驗和新技術(shù)試驗。航天科技集團(tuán)八院空間站系統(tǒng)副總設(shè)計師柏合民表示，夢天實驗艙聚焦高價值的在軌科研，是空間站得以實現(xiàn)大規(guī)?？臻g科學(xué)實驗工作的關(guān)鍵核心載體。
二問：“夢天”“問天”有啥不一樣？
夢天實驗艙和問天實驗艙“長得很像”，工作艙和資源艙的造型幾乎別無二致。但在開展空間科學(xué)實驗方面，“兩兄弟”的能力和責(zé)任卻各有側(cè)重。“問天實驗艙主要面向空間生命科學(xué)研究，夢天實驗艙則主要面向微重力科學(xué)研究。”柏合民介紹。
兩者在配置上既有相似的地方也有不同之處：夢天實驗艙的定位是航天員工作的地方，因此沒有配置再生生保系統(tǒng)以及睡眠區(qū)、衛(wèi)生區(qū)。但3個艙段均配置有航天員的鍛煉設(shè)備，夢天艙配置的是抗阻鍛煉設(shè)備。
三問：“夢天”與“天和”上演“太空之吻”有多難？
無垠宇宙中，航天器間的交會對接，造就專屬于航天的浪漫時刻——“太空之吻”。夢天實驗艙在太空中游弋，之后將與空間站組合體進(jìn)行交會對接。如果不能在規(guī)定時間內(nèi)完成交會對接，就需要中斷自主交會對接過程。而且，“夢天”交會對接時，空間站組合體是非對稱構(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)計團(tuán)隊為“夢天”特別定制交會對接任務(wù)故障預(yù)案，并開展大量的預(yù)演預(yù)判和試驗驗證工作。“我們將采用半自主、更靈活的交會對接方案。”航天科技集團(tuán)五院問天實驗艙GNC分系統(tǒng)副主任設(shè)計師宋曉光說。
四問：“夢天”何時轉(zhuǎn)位，完成中國空間站“T”字基本構(gòu)型組建？
9月30日，經(jīng)過約1小時的天地協(xié)同，問天實驗艙完成轉(zhuǎn)位，空間站組合體由兩艙“一”字構(gòu)型轉(zhuǎn)變?yōu)閮膳?ldquo;L”構(gòu)型。那時，“問天”發(fā)射升空已經(jīng)兩個多月了。
而這一次，“夢天”無需等待這么久。此前，空間站艙段轉(zhuǎn)位技術(shù)已經(jīng)過機(jī)械臂輔助貨運飛船轉(zhuǎn)位試驗、問天實驗艙轉(zhuǎn)位試驗兩次驗證。
夢天實驗艙與空間站組合體進(jìn)行快速交會對接后，神舟十四號航天員乘組將配合地面操作人員實施夢天實驗艙轉(zhuǎn)位。與問天實驗艙類似，夢天實驗艙也將采用平面轉(zhuǎn)位方式完成轉(zhuǎn)位，對接于天和核心艙節(jié)點艙側(cè)向端口。隨后，神舟十四號航天員乘組將進(jìn)入夢天實驗艙。
夢天實驗艙轉(zhuǎn)位完成，標(biāo)志著中國空間站“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：“夢天”為何被稱為空間實驗“夢工場”？
夢天實驗艙作為“工作室”，是三艙中支持載荷能力最強(qiáng)的艙段，被譽(yù)為空間實驗“夢工場”。
柏合民介紹，實驗艙內(nèi)配置有13個標(biāo)準(zhǔn)載荷機(jī)柜工位。此外，為了最大化實現(xiàn)艙外實（試）驗支持能力，艙外配置有37個載荷安裝工位，可為各類科學(xué)實驗載荷提供機(jī)、電、熱、信息方面的能力支持，確保它們在太空環(huán)境下開展各類實（試）驗。
載荷艙還配置有2個展開式暴露平臺和1個固定式暴露平臺，為載荷在軌工作提供機(jī)械接口，最大限度地拓展對載荷的支持能力。
六問：“夢天”能做哪些實驗？
夢天實驗艙內(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驗柜、高精度時頻實驗柜、高溫材料科學(xué)實驗柜、兩相系統(tǒng)實驗柜、流體物理實驗柜、燃燒科學(xué)實驗柜、在線維修裝調(diào)操作柜等7個方面的8個科學(xué)實驗柜。
“通過夢天實驗艙配置的8個科學(xué)實驗柜，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)副總師劉國寧說，目前在上述方向已經(jīng)安排了約40項科學(xué)實驗項目，并將根據(jù)實驗規(guī)劃持續(xù)開展在軌實驗。
其中，高精度時頻實驗柜是空間站中最復(fù)雜的實驗柜，由兩個艙內(nèi)科學(xué)實驗柜和4臺艙外設(shè)備組成一個完整的實驗系統(tǒng)。“高精度時頻實驗系統(tǒng)將通過艙內(nèi)不同特性原子鐘組合，建成世界上在軌運行的精度最高的空間時間頻率系統(tǒng)。”中科院國家授時中心主任、高精度時頻實驗柜科學(xué)實驗系統(tǒng)指揮張首剛介紹。
七問：“夢天”貨物氣閘艙有什么特殊之處？
夢天實驗艙的載荷艙內(nèi)部，隱藏著一個貨物氣閘艙。獨特的“套娃”設(shè)計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。
“夢天實驗艙的氣閘艙是專供貨物出艙的通道。”航天科技集團(tuán)八院空間站夢天實驗艙總體副主任設(shè)計師孟瑤介紹，艙內(nèi)配置有載荷轉(zhuǎn)移機(jī)構(gòu)，運送能力能達(dá)到400公斤、單次運送貨物包絡(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，其中外艙門是我國首次在軌使用方形電動艙門。
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間精力用于開展艙內(nèi)各項科學(xué)實驗活動。
八問：“夢天”還將“上新”什么新技術(shù)？
夢天實驗艙增加了一項新服務(wù)——支持在軌釋放微小衛(wèi)星。
實驗艙上配置的微小衛(wèi)星在軌釋放機(jī)構(gòu)，能夠滿足百公斤級微小衛(wèi)星或者多個規(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)星運送至艙外。出艙后，機(jī)械臂抓取釋放機(jī)構(gòu)，運動到指定的釋放方向，釋放機(jī)構(gòu)就會像彈弓一樣，把小衛(wèi)星彈射出去，實現(xiàn)在軌“放衛(wèi)星”。
有了這項新技術(shù)，我國空間站可為立方星、微衛(wèi)星的釋放提供最前沿的出發(fā)地，實現(xiàn)微衛(wèi)星和立方星低成本進(jìn)入太空。
九問：“夢天”入列，“太空電站”有何變化？
夢天實驗艙上天后，“太空電站”也將升級。
同問天實驗艙一樣，夢天實驗艙配備2套大型柔性太陽翼，單翼翼展長達(dá)27米，單套太陽翼展開面積達(dá)到138平方米，單個功率高達(dá)18千瓦。
孟瑤介紹，夢天實驗艙和問天實驗艙在資源艙均配置安裝了雙自由度對日定向系統(tǒng)，可以根據(jù)空間站在軌運動姿態(tài)和太陽的角度，讓太陽翼繞著實驗艙軸和太陽翼軸進(jìn)行轉(zhuǎn)動，確保太陽光能夠垂直照射在電池片上，實現(xiàn)最高發(fā)電效率。
中國空間站基本構(gòu)型組裝完成后，兩個實驗艙配置的4套柔性太陽翼將為中國空間站打造最強(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。
