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2022年7月24日14時(shí)22分，中國(guó)天宮空間站首個(gè)實(shí)驗(yàn)艙“問(wèn)天”成功在文昌航天發(fā)射場(chǎng)升空，準(zhǔn)確進(jìn)入預(yù)定軌道，即將與核心艙“天和”完成交會(huì)對(duì)接任務(wù)。

圖片來(lái)源：新華社

七個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題，帶你了解中國(guó)航天這次“問(wèn)天”發(fā)射。

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為什么要發(fā)射實(shí)驗(yàn)艙？

中國(guó)載人航天工程自1992年起步以來(lái)，已經(jīng)走過(guò)30個(gè)年頭，擁有了獨(dú)立自主的運(yùn)載火箭、載人飛船、貨運(yùn)飛船、航天員和空間站等多個(gè)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了多個(gè)領(lǐng)域內(nèi)從0到1的巨大工程能力突破。

而新階段的目的是建立航天員能長(zhǎng)期駐留的空間站平臺(tái)，開(kāi)展較大規(guī)模的空間應(yīng)用，為經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展提供先進(jìn)的空間技術(shù)平臺(tái)。

換句話(huà)說(shuō)：以前種樹(shù)，現(xiàn)在納涼。此前奠定的載人航天工程技術(shù)能力基礎(chǔ)，要“變現(xiàn)”成各種高新航天技術(shù)來(lái)反哺各方面的科技發(fā)展了。這個(gè)過(guò)程，就需要在太空中通過(guò)復(fù)雜的空間科學(xué)實(shí)驗(yàn)完成。

空間科學(xué)實(shí)驗(yàn)的場(chǎng)地，就是天宮所需要的實(shí)驗(yàn)艙。

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為什么是“問(wèn)天”和“夢(mèng)天”？

太空擁有地球上很難復(fù)現(xiàn)的特殊條件，如長(zhǎng)期穩(wěn)定的失重環(huán)境和空間輻射環(huán)境等，也極少受到地球大氣和磁場(chǎng)等的干擾，便于天文觀(guān)測(cè)。例如，液滴可輕易形成近乎完美的球形，這是在地球上很難做到的，可利用這個(gè)特點(diǎn)進(jìn)行新材料實(shí)驗(yàn)。

所有實(shí)驗(yàn)柜都采用模塊化方式設(shè)計(jì)，方便實(shí)驗(yàn)和維護(hù)

圖片來(lái)源：中國(guó)載人航天、中國(guó)科學(xué)院）

為充分利用太空環(huán)境的特點(diǎn)，我國(guó)將在天宮空間站設(shè)置25個(gè)科學(xué)實(shí)驗(yàn)柜，兩大實(shí)驗(yàn)艙也將進(jìn)行一定分工，術(shù)業(yè)有專(zhuān)攻，分別專(zhuān)注于空間生命科學(xué)和微重力科學(xué)研究。

通過(guò)外置的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，進(jìn)行空間輻射和空間環(huán)境相關(guān)實(shí)驗(yàn)。未來(lái)的巡天太空望遠(yuǎn)鏡，也將與空間站共軌飛行，進(jìn)行天文觀(guān)測(cè)。

“問(wèn)天”和“夢(mèng)天”，就是空間站兩個(gè)實(shí)驗(yàn)艙的名字，它們與長(zhǎng)征、神舟、天舟、天和、天宮等詞匯共同構(gòu)建了載人航天特有的浪漫氣質(zhì)。

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為什么“問(wèn)天”先發(fā)？

核心原因在于“問(wèn)天”實(shí)驗(yàn)艙很特殊。它既是專(zhuān)注于空間生命科學(xué)的實(shí)驗(yàn)艙，也是另一個(gè)“核心艙”。

“問(wèn)天”可看作是“天和”核心艙的備份，具備空間站統(tǒng)一管理和控制能力，帶有航天員生命維持系統(tǒng)。在未來(lái)兩個(gè)航天員班組輪換階段，共有6名航天員駐留天宮空間站，兩大艙段各自容納三名航天員的工作與生活。

巨大的“問(wèn)天”實(shí)驗(yàn)艙（圖片來(lái)源：中國(guó)航天科技集團(tuán)）

同時(shí)，它也將接過(guò)航天員出艙行走的重任。在對(duì)接多個(gè)艙段后，“天和”核心艙的節(jié)點(diǎn)艙部分必須處在長(zhǎng)期加壓狀態(tài)，很難再進(jìn)行出艙行走作業(yè)，功能被“問(wèn)天”的氣閘艙取代。

此外，該實(shí)驗(yàn)艙還自帶一個(gè)小型機(jī)械臂，相比已有的主機(jī)械臂雖小了一圈，卻擁有更高的末端定位和定姿態(tài)精度，更容易實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的艙外作業(yè)。

所以，多個(gè)兼職功能使得“問(wèn)天”必須先發(fā)。

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誰(shuí)來(lái)發(fā)“問(wèn)天”？

“問(wèn)天”是個(gè)不折不扣的巨無(wú)霸：它重達(dá)20噸級(jí)，長(zhǎng)度17.9米，甚至比“天和”核心艙還要長(zhǎng)出一截來(lái)。在整個(gè)人類(lèi)載人航天史上，它是單一艙段長(zhǎng)度的新紀(jì)錄。那么，發(fā)射難度可想而知。

長(zhǎng)征五號(hào)基本型和B型運(yùn)載火箭對(duì)比圖（圖源：Memorian-QN）

發(fā)射它的將是我國(guó)的長(zhǎng)征五號(hào)B火箭。

與長(zhǎng)征五號(hào)火箭這個(gè)57米高的“大胖子”相比，它是一個(gè)約53.7米的“矮胖子”。它移除了約11.5米長(zhǎng)的芯二級(jí)，是一個(gè)典型的“一級(jí)半（芯一級(jí)+助推器）”構(gòu)型，但使用了更大更長(zhǎng)的整流罩，用于在火箭發(fā)射期間保護(hù)航天器。新版整流罩長(zhǎng)度達(dá)到了20.5米、直徑5.2米，足以保護(hù)巨大的天宮空間站各艙段。

長(zhǎng)征五號(hào)B型火箭是專(zhuān)注于近地軌道重型大體積載荷運(yùn)輸?shù)摹按髧?guó)重器”，也是天宮空間站的建設(shè)中的“頭號(hào)功臣”。

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誰(shuí)來(lái)接“問(wèn)天”？

“問(wèn)天”發(fā)射后，將實(shí)現(xiàn)我國(guó)首次在空間站有人駐留情況下交會(huì)對(duì)接。

目前，三名航天員陳冬、劉洋、蔡旭哲已經(jīng)在天宮中迎接“問(wèn)天”。而他們所屬的神舟十四號(hào)任務(wù)，也是我國(guó)載人航天史上一次具有里程碑意義的任務(wù)。一方面，他們要完成天宮空間站的主體建設(shè)；另一方面，該乘組完全由新一代（第二批）航天員組成，也是歷史上首次。

蔡旭哲，陳冬，劉洋（圖片來(lái)源：中國(guó)載人航天）

如此重要的任務(wù)，全部由“新人”完成，可見(jiàn)他們已經(jīng)完全扛起了中國(guó)航天的大梁。而隨著我國(guó)空間科學(xué)研究越發(fā)深入，我國(guó)的第三批航天員也在培訓(xùn)中，他們之中也開(kāi)始有了專(zhuān)門(mén)從事研究的“載荷專(zhuān)家”。

6

“問(wèn)天”對(duì)接到哪里？

“問(wèn)天”是個(gè)20噸級(jí)的大個(gè)子，必須在飛行方向與“天和”核心艙的節(jié)點(diǎn)艙對(duì)接，這里擁有最全面穩(wěn)妥的多種交會(huì)對(duì)接輔助系統(tǒng)。在此前幾天，對(duì)接于此處的天舟三號(hào)貨運(yùn)飛船已功成身退，最終從天宮撤離并焚毀于大氣中。

在確認(rèn)對(duì)接后，“問(wèn)天”并不能長(zhǎng)期占用這個(gè)寶貴的對(duì)接位置。畢竟未來(lái)還會(huì)有“夢(mèng)天”實(shí)驗(yàn)艙、貨運(yùn)和載人飛船等在此對(duì)接，它需要在機(jī)械臂輔助下進(jìn)行90度的轉(zhuǎn)位，整體從“一字型”變成“L字型”，整個(gè)過(guò)程對(duì)于可靠性和穩(wěn)定性的要求可想而知。

天宮空間站的最終形態(tài)（圖片來(lái)源：中國(guó)載人航天）

等到年內(nèi)“夢(mèng)天”來(lái)訪(fǎng)后，天宮空間站設(shè)計(jì)的“T字型”結(jié)構(gòu)將建造完畢，正式落成。未來(lái)可基于節(jié)點(diǎn)艙，拓展新的核心艙和實(shí)驗(yàn)艙，建造百?lài)嵓?jí)的更大空間站。

7

“問(wèn)天”對(duì)接后要干什么？

對(duì)接并轉(zhuǎn)位后的首要任務(wù)，是開(kāi)啟生命維持系統(tǒng)，航天員入駐實(shí)驗(yàn)艙。組裝各個(gè)科學(xué)實(shí)驗(yàn)柜，開(kāi)啟先期的多個(gè)學(xué)科既定實(shí)驗(yàn)，確保實(shí)驗(yàn)艙整體工作狀態(tài)達(dá)到預(yù)期。

它配置了能進(jìn)行生命生態(tài)、生物技術(shù)和變重力科學(xué)研究的實(shí)驗(yàn)柜，可支持開(kāi)展多種類(lèi)植物、動(dòng)物、微生物等在空間條件下的生長(zhǎng)、發(fā)育、遺傳、衰老等響應(yīng)機(jī)理研究，有力推動(dòng)我國(guó)在生命生態(tài)、生物技術(shù)和變重力科學(xué)等重大前沿科技突破。

在神舟十四號(hào)任務(wù)期間，三名航天員也將從這里進(jìn)行2-3次出艙行走，完成艙外作業(yè)。新版的天宮課堂，也將在嶄新的“問(wèn)天”實(shí)驗(yàn)艙內(nèi)進(jìn)行。同時(shí)，它還要為即將到來(lái)的神舟十五號(hào)任務(wù)，提供天宮的第二間“臥室”。

新一節(jié)天宮課堂將在嶄新的實(shí)驗(yàn)艙中進(jìn)行（圖片來(lái)源：CCTV）

總體上，“問(wèn)天”實(shí)驗(yàn)艙的升空，標(biāo)志著我國(guó)載人航天工程正式進(jìn)入空間科學(xué)實(shí)驗(yàn)和技術(shù)探索的新階段，一個(gè)全新的國(guó)家太空實(shí)驗(yàn)室即將建成，中國(guó)在進(jìn)入太空時(shí)代的路上更進(jìn)一步！

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