中青报·中青网记者 邱晨辉
“问天”升空，中国人的太空“建房大业”再次迈出关键一步。
7月24日，中国空间站问天实验舱由长征五号B运载火箭托举升空，顺利进入预定轨道。至此，中国空间站迎来首个科学实验舱，这也是我国空间站首次在有人状态下迎接航天器的来访。
在航天员“太空出差”的日子里，如何为其提供更好的太空生活质量和工作环境，提高他们的太空的生活舒适度，一直是“太空之家”建造者的奋斗目标。中国空间站就像一座三室两厅还带储藏间的“豪宅”。“三室”指一个核心舱和两个实验舱，“两厅”则是指神舟载人飞船和天舟货运飞船。
问天实验舱飞向中国空间站示意图。中国航天科技集团五院供图
如今，“豪宅”扩建。随着问天实验舱的加入，中国空间站即将从“三居室”变为“六居室”，航天员的“人均居住面积”也将翻番。中国航天科技集团五院空间站系统副总设计师刘刚表示，问天实验舱这个迄今为止我国最长的航天器，配置了与“天和”核心舱一样的航天员生活设施，增加了一个小型机械臂及多种科学研究设备，这是中国航天奋力实现高水平自立自强取得的又一重大成就。
“问天实验舱在与空间站天和核心舱完成交会对接后，航天员将进入舱内启动生命维持系统。”刘刚说，之后，两舱完成“一”字构型，未来还将经历6名中国航天员在太空“会师”这一历史性时刻。
和地铁车厢一样大的“太空新房”来了
据刘刚介绍， 问天实验舱由工作舱、气闸舱及资源舱三部分组成，舱体总长17.9米，直径4.2米，发射重量达23吨，主要用于支持航天员驻留、出舱活动和开展空间科学实验，同时可作为天和核心舱的备份，对空间站进行管理。
“这块头和分量，跟北京地铁13号线列车的一节车厢差不多，是全世界现役在轨最重的单舱主动飞行器。”刘刚说。
发射任务成功后，问天实验舱将按照预定程序与核心舱组合体进行交会对接，神舟十四号航天员乘组将进入问天实验舱开展工作。此时，包括他在内的空间站设计师，最想对航天员说：“新房上线，欢迎入住！”
问天实验舱设有3个睡眠区、1个卫生区。刘刚说，完成对接后，中国空间站将更加温馨舒适，而且“床位”数增加到6个。后续神舟十五号载人飞船发射后，神舟十四号、神舟十五号两个乘组、6名航天员将实现“太空会师”。空间站“满客”运行。
问天实验舱示意图。中国航天科技集团五院供图
“太空新房”的大，不仅体现在内部空间，还体现在系统功能上。
刘刚介绍，问天实验舱配备了一对双自由度柔性太阳帆板，全部展开后的翼展超过55米，比半个足球场还要长。这也刷新了我国航天器在轨使用太阳帆板的纪录。
他说，问天实验舱是一个集平台功能与试验载荷功能于一体的“全能型”选手。
平台功能方面，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。也就是说，在天和核心舱“想休息”的时候，问天实验舱也能顶上，“带你一起飞”。
“问天实验舱不仅保障航天员在轨长期驻留，而且提供专用气闸舱和应急避难场所，保证航天员安全。这些让中国空间站的在轨运行风险更加可控，在轨长寿命运行更加可靠。”刘刚说。
出了“卧室”就能“上班”
在试验载荷功能上，问天实验舱装载了8个实验机柜、22个舱外载荷适配器，就像是把一个大型科学实验室搬到了太空。
“航天员在问天实验舱工作，出了‘卧室’就能‘上班’。中国人也能在太空开展大规模的空间科学实验了！”刘刚说。
问天实验舱的能源管理系统十分强大，自带高性能“发电机”与“配电器”。
中国航天科技集团五院空间站系统电总体副主任设计师左岁寒说，问天实验舱的太阳帆板面积大、柔性也大，带着这样大的一对“软翅膀”进行交会对接，控制难度之高堪称空前。
“为了降低系统复杂性和在轨风险，问天实验舱也相应地实现了多个系统功能创新，如采取太阳帆板二次展开方案，发射后先展开约五分之一的长度，待对接完成后再展开到位。”左岁寒说，这提高了可控性，能够确保问天实验舱尽快到达母港，保证任务稳妥成功。
据他介绍，问天实验舱的每个太阳帆板展开面积约110平方米，差不多相当于一套三室一厅房子的面积。两个太阳帆板一起工作，将有效收集更多的太阳能，为空间站运行提供充足的能源。
空间站在轨建造完成后，天和核心舱的一个太阳帆板将转移到问天实验舱资源舱的尾部，天和核心舱将“专心致志”地进行空间站管理工作，而问天实验舱将成为名副其实的“主发电站”。
届时，问天实验舱的3条能源母线将发挥更大的作用，为组合体源源不断地供电送能。
出舱活动的“更衣间”更大了
在问天实验舱中，气闸舱的视觉效果十分独特，外方内圆，是空间站系统唯一一个看上去是方形的舱体。里面圆柱状的，正是航天员开展出舱活动时的“更衣间”——出舱气闸。
在这里，“更衣间”的空间更大了，航天员在这里作出舱准备和舱外返回时，可以更舒展、更从容，未来将成为整个空间站系统的主要出舱通道。
刘刚介绍，出舱气闸还有一个直径达1米的大门。航天员从这里进进出出，不仅更加方便了，而且还能携带大个头的设备出舱工作，舱外工作能力大大提升。
他告诉记者，出舱气闸的外面，是看上去像方形的外壳。这是舱外暴露实验平台，上面配置了22个标准载荷接口，其中一部分还配备了流体回路温度控制。未来10年，在空间站搭载的科学实验载荷，可以通过机械臂精准“投送”到自己对应的标准载荷接口位置，“即插即用”，不再需要航天员出舱进行人工操作了。
“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更好地保障了出舱活动，也为更精细的舱外操作提供了支持。”刘刚说。
中国航天科技集团五院空间站系统测控与通信分系统主任设计师易予生介绍，问天实验舱将在气闸舱外携带一套5米长的“小臂”。这套7自由度的机械臂小巧、精度高，“小手”方便抓中小型设备，做更为精细的操作。小臂还可以与核心舱大臂级联成15米长的组合臂，开展更多的舱外操作。
届时，组合臂能够在天和、问天、梦天的空间站三舱组合体之间爬行，“机甲战士”能控制的舱外范围就更大了。
易予生表示，在问天实验舱的舱外，还设置了2台云台灯、4台高清摄像机，能够一边打光追光、一边拍摄录制。通过它们，航天员出舱活动时，地面测控人员更清楚地看到、时刻关注到，从而为他们提供更及时的安全保障。
“它们还能再太空中拍摄许多‘壁纸大片’‘唯美视频’，将美轮美奂的地球和外太空呈现在世人面前。”易予生说。
刘刚告诉记者，为了完成问天实验舱这样巨大规模的航天器研制任务，设计研制队伍团结各方力量，付出了极其艰苦的努力。仅反映2014年6月至2020年12月初样研制阶段概貌的总结文件，就有60多万字。
久有凌云之志，“问天”逐梦太空。今年4月24日即第七个“中国航天日”当天，问天实验舱发射场试验队从北京乘坐飞机出征文昌。在万米的高空上，全体试验队员挥动手中的小国旗和航天旗，一起唱响《歌唱祖国》。
很多年轻的试验队员记得，当时，问天实验舱责任总指挥潘平鼓舞大家，“让我们以确保圆满成功的实际行动，践行‘用成功报效祖国、用卓越铸就辉煌’的庄严承诺！”
4月29日，在天和核心舱发射成功一周年之际，问天实验舱经海运抵达文昌航天发射场。之后又是两个多月的鏖战。
“问天新征程，一站定苍穹。”今天，伴随轰鸣的火箭腾空声，问天实验舱进入苍穹。目前，问天实验舱在轨动作标准，即将与天和核心舱完成对接，为空间站在轨建造画上浓墨一笔。
“问天”之后，“梦天”也将很快起飞。中国载人航天工程“三步走”的最后一步，决胜在望。
来源：中国青年报客户端