7月24日14時22分，搭載問天實驗艙的長征五號B遙三運載火箭，在我國文昌航天發射場準時點火發射，約495秒後，問天實驗艙與(yu) 火箭成功分離並進入預定軌道。

　　25日3時13分，問天實驗艙與(yu) 天和核心艙組合體(ti) 在軌完成交會(hui) 對接。這是空間站有航天員在軌駐留期間首次進行空間交會(hui) 對接。

　　25日10時03分，神舟十四號航天員乘組成功開啟問天實驗艙艙門，順利進入問天實驗艙。這是中國航天員首次在軌進入科學實驗艙。

　　問天實驗艙是中國空間站第二個(ge) 艙段，也是首個(ge) 科學實驗艙。此次發射前後有哪些動人細節？中國太空家園的“新居”有哪些技術突破？

　　毫米“計較”，打造更大更強太空“新居”

　　“問天實驗艙是空間站家族裏的大塊頭，艙體(ti) 總長17.9米，發射重量達23噸，是我國目前最重、尺寸最大的單體(ti) 飛行器，功能強大、結構複雜、指標先進。”航天科技集團五院空間站係統總體(ti) 主任設計師張昊介紹。

　　“更大、更強、更全、更優(you) 、更細”——為(wei) 使問天實驗艙達到這樣的目標，設計研製隊伍團結攻克了一係列工藝瓶頸，研發了多項關(guan) 鍵技術，最終得以保證問天實驗艙高質量交付、成功發射。

問天實驗艙模擬圖（航天科技集團五院供圖）

　　問天實驗艙中的工作艙，是我國目前最大的載人密封航天器艙體(ti) ，艙段長度近10米。為(wei) 了保證艙外安裝載荷的正常工作，艙外72個(ge) 設備支架的接口精度要求非常高。但正是因為(wei) “個(ge) 子大”，艙體(ti) 結構上的精密接口尺寸受溫度的影響也被放大，導致支架裝調過程中測量誤差大。

　　與(yu) 此同時，當前大型艙體(ti) 研製使用的廠房空間大，產(chan) 品研製周期長，實現廠房長時間恒定溫度環境的難度很大。為(wei) 此，航天科技集團五院529廠載人航天領域總師趙長喜帶領團隊，巧妙提出了一種虛擬恒溫測量方法，依靠數學矩陣計算原理，使易受溫度影響的測量環節可靠穩定，最終實現了支架裝配的高精度，成功為(wei) 問天實驗艙這個(ge) 大體(ti) 格雕琢出一個(ge) 精準的外形，保證了問天實驗艙艙外載荷的高可靠工作。

　　氣閘艙是問天實驗艙最重要的組成部分之一，是未來航天員的主要出艙通道。然而要在艙體(ti) 的柱段上進行出艙艙門焊接，給研製人員出了難題。以往的型號艙門處大多為(wei) 規則的平麵曲線焊縫，焊接厚度僅(jin) 2毫米，而這個(ge) 艙門焊接的位置在一個(ge) 馬鞍形空間曲麵上，焊接厚度還增加到5毫米，傳(chuan) 統的手工焊接已無法滿足要求。經過反複研究測試和大量工藝試驗，航天科技集團五院的研製人員提出了空間曲線自動化焊接新技術，自主研發了可柔性變化的焊接工裝，順利完成了密封艙艙門門框的焊接，各項指標均滿足設計要求。

　　正是近乎苛刻的對完美的追求，才打造出更優(you) 質的太空之家。

　　精確精準，護航空間站“萬(wan) 無一失”

　　中國空間站由一個(ge) 核心艙和兩(liang) 個(ge) 實驗艙組成，這3個(ge) 艙段的發射任務都由長五B火箭執行。2021年4月29日，長五B火箭成功發射天和核心艙，打響了空間站建造的開局之戰。一年後，問天實驗艙發射，長五B研製團隊再次執“箭”出征。

　　航天科技集團一院長五B火箭副總設計師婁路亮說，此次長五B發射問天艙，是我國大型低溫火箭首次執行交會(hui) 對接任務，“零窗口”發射對火箭的運載能力、入軌精度和發射可靠性都提出了更高要求。圍繞任務特點，研製團隊用一年時間完成了30多項全箭飛行可靠性提升工作。

　　婁路亮說，交會(hui) 對接就好比在太空“穿針引線”，為(wei) 了更加精準、可靠地完成任務，長五B團隊在優(you) 化射前流程、拓展發射窗口和提升運載能力上尋求突破。

　　研製團隊首先將各係統環環相扣的工作流程由“串聯”調整為(wei) “並聯”，為(wei) 火箭點火前預留2分30秒的故障處理時間。然後，“在滿足入軌精度的要求下，用“起飛時間修正技術”將發射窗口擴寬至2分30秒，即使火箭沒能完全按照預定窗口發射，也能在這個(ge) 時間內(nei) 通過後期的軌道修正精準完成入軌和交會(hui) 對接。

　　團隊還將長五B火箭的運載能力提升至不低於(yu) 23 噸。但大推力火箭精準入軌的難度也會(hui) 變大，這就如同讓一輛正在高速行駛的汽車一腳刹車就停到指定位置。長五B火箭特有的“大推力直接入軌精度控製技術”和20.5米超大整流罩，讓空間站的艙段可以安全地到達預定軌道。

　　“就像眼睛不能進沙子，一個(ge) 小小的多餘(yu) 物就可能對火箭發射和對接造成災難性的後果。”航天科技集團一院長五B火箭總體(ti) 副主任設計師劉秉說，為(wei) 了保證問天艙成功實現交會(hui) 對接，長五B團隊通過技術溝通、分析論證，嚴(yan) 控火箭多餘(yu) 物，盡量減少對艙體(ti) 對接造成的影響。

　　此外，這一年，長五B團隊還開展了該型火箭的未來規劃論證工作。團隊對前七次飛行過程數據進行係統梳理，將原來 60天的發射準備時間縮短至53天左右，為(wei) 後續應對高密度發射任務作準備。

　　見證問天實驗艙發射成功，長五B團隊暫時卸下了重擔。但正如他們(men) 所說：“每次發射成功後隻能高興(xing) 兩(liang) 個(ge) 小時。”夢天實驗艙發射即將到來，他們(men) 再一次扛起重任。

　　從(cong) “天問”到“問天”，對太空不懈追問不變

　　2020年7月23日，長征五號遙四火箭托舉(ju) 天問一號火星探測器，邁出了探索浩瀚宇宙的重要一步，開啟了中國人的行星探測時代。

　　從(cong) “天問”到“問天”，兩(liang) 次發射剛好相差兩(liang) 年零一天。從(cong) 探索行星到建設中國人自己的空間站，兩(liang) 年間，航天人從(cong) 未停下前行的腳步，行星探測工程、探月工程、載人航天工程接連圓夢太空，走出一條條“問天”之路。

　　從(cong) “天問”到“問天”，一個(ge) “問”字揭示了它們(men) 共同的內(nei) 涵——探索和追問。問天實驗艙既是航天員的太空“新居”，也承載著空間科學研究的重要使命。

　　作為(wei) “國家太空實驗室”的組成部分，問天實驗艙將主要進行生命科學和生物技術研究。目前，問天實驗艙在空間生命科學與(yu) 生物技術、微重力流體(ti) 物理、空間材料科學、空間應用新技術試驗等4個(ge) 領域方向規劃部署了10餘(yu) 個(ge) 研究主題，已立項40餘(yu) 項科學項目。

　　中科院空間應用中心研究員、集成技術中心副主任張璐介紹，我國在載人航天“三步走”的第二步時期，在天宮一號、天宮二號開展了多種類型的科學實驗，是以單一的實驗項目為(wei) 主，實驗樣品不具備更換能力和需求。如今，進入空間站階段，科研實驗將從(cong) 單一分散轉為(wei) 大規模集團式，在太空建造一個(ge) 真正的科學實驗室。艙內(nei) 配置的科學實驗櫃就是開展多種科學實驗的通用基礎平台。

問天實驗艙內(nei) 的4個(ge) 科學實驗櫃。（中國載人航天工程辦公室、中國科學院供圖）

　　“除個(ge) 別實驗櫃外，大部分實驗櫃的外部接口全部統一，內(nei) 部載荷的接口做成了國家級標準，維修更換非常便捷。同時，實驗櫃也能夠兼容國際標準，為(wei) 後續開展國際合作做好準備。”張璐說。

　　未來，空間站還將開展空間生命科學與(yu) 人體(ti) 研究、微重力物理科學、空間天文與(yu) 地球科學、空間新技術及應用等4大領域的65個(ge) 研究計劃，包括近千項研究項目。

　　空間應用係統副總師、中科院空間應用中心集成技術中心主任王珂說：“建成空間站隻是我國空間科學研究的一個(ge) 開始。後續，全國的高校、科研院所和大中小學生都可以參與(yu) 到空間站的空間科學實驗中來。我們(men) 也歡迎全世界的科研人員共同利用我們(men) 的平台開展科學研究。”

　　策劃：陳芳、王宇、王敏

　　記者：溫競華、胡喆、宋晨

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