七月盛夏，椰林海滩，阳光炙热。中国空间站第二个舱段——问天实验舱在这里点火升空，踏上“问天”之旅。作为中国空间站第二个舱段，实验舱内部配置了多台实验柜和3个睡眠区，是航天员将来的主要工作场所，这也是中国空间站首次在有人状态下迎接航天器来访。
中国空间站又名天宫，是中国独立自主建造运营的载人空间站，由天和核心舱、问天实验舱、梦天实验舱三个舱段构成，整体呈T字构型。其中天和核心舱于2021年4月29日发射升空，迄今为止已接待三批中国航天员;问天实验舱是中国空间站第二个舱段，也是首个科学实验舱;而梦天实验舱计划将于今年10月发射升空。
中国空间站就像一套三室两厅的房子。“三室”指一个核心舱和两个实验舱，“两厅”指神舟载人飞船和天舟货运飞船。伴随着问天实验舱的发射，中国空间站在天和核心舱(一室)、神舟十四号载人飞船(一厅)、天舟四号货运飞船(一厅)的基础上，又多了个“长房间”——全长17.9米的“问天房间”(一室)。
问天实验舱成功对接于天和核心舱前向端口的模拟图像
作为中国空间站首个实验舱，问天实验舱体型更大、功能更全。它具备空间站组合体统一管理和控制能力，可与核心舱进行交会对接、转位和停泊，支持航天员在轨驻留，提供专用气闸舱，支持开展密封舱内、舱外科学实验和技术试验。
问天实验舱还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，这也刷新了中国航天器在轨使用太阳帆板的纪录。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。天和核心舱“想休息”时，问天实验舱能立刻顶上。
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”。问天实验舱的每个太阳帆板展开面积超100平方米。两个硕大的太阳帆板一起工作，可有效收集更多的太阳能，每天平均发电量超过430度，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”。
出舱气闸是未来航天员的主要出舱通道，出舱气闸内里呈圆柱状，是航天员开展出舱活动时的“更衣间”。相比天和核心舱节点舱，问天实验舱的“更衣间”空间更大，航天员作出舱准备和舱外返回时，可以更舒展。其大门直径达1米，航天员从这里进出，不仅更加方便，还能携带大个头的设备出舱。
问天舱照明设备
出舱气闸外面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，在空间站搭载的科学实验载荷，可以通过机械臂精准“投送”到对应的标准载荷接口位置，“即插即用”。
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。小机械臂还可以与核心舱大机械臂级联成15米长的组合臂，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”能抵达的舱外范围将更大。
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。借助这些设备，地面测控人员更清楚地实时观察航天员出舱活动情况。另外，它们还能在太空中拍摄许多“壁纸大片”“唯美视频”，记录和呈现美轮美奂的地球和外太空。
作为中国空间站第二个舱段，实验舱内部配置了多台实验柜和3个睡眠区，是航天员将来的主要工作场所。如何控制舱内噪声，为航天员提供安静舒适的工作环境备受重视。
问天实验舱内部安装了大量压气机、泵、风扇，以及由于空间生命科学研究任务所需搭载的“太空冰箱”等诸多“不太安静”的设备，这些设备工作的噪声叠加在一起就构成了空间站内的复杂噪声环境。
问天实验舱与天和核心舱交会对接后，将组成连通的整体，航天员将进入问天实验舱，开展空间实验研究工作。为了给航天员提供安静舒适的工作环境，必须找出“嗓门”最大、影响最明显的设备，进行更精准、更严格的噪声治理。
问天实验舱搭载的“太空冰箱”在设计时做到了最大程度的集成，各组成部分间环环相扣。另外，为了保证舱内空气质量，空间站对材料选择有严格要求，这就导致很多地面常用的降噪材料不适用于空间站。
为了高效降噪，试验团队首先对关键泵机进行设计，在保证制冷效率的同时，将声能输入降至最低，并选用新型附着材料提升结构阻尼，改良箱体的声辐射效率，通过改变连接关系改善结构传导特性……利用这些细节设计，试验团队将“太空冰箱”的噪声指标降低了近20分贝。
此外，舱内设备的噪声成因、安装位置、体积大小各不相同，试验团队“对症下药”。借助各种妙招，问天实验舱工作区噪声可保持在60分贝以下，睡眠区保持在50分贝以下，满足相关医学标准要求，为航天员提供安静舒适的工作生活环境。
根据中国载人航天工程办公室介绍，今年将实施6次飞行任务，完成中国空间站在轨建造。其中，长五B火箭在7月发射问天实验舱与天和核心舱对接，10月还将发射梦天实验舱。
作为中国目前近地轨道运载能力最大的新一代运载火箭，长五B火箭拥有长达20.5米的国内最大整流罩，将中国火箭近地轨道运载能力由8吨提升至25吨。问天实验舱是中国迄今为止重量最大的载荷，重量约23吨。长五B火箭成为发射问天实验舱的最佳选择。
问天实验舱需要消耗燃料实现变轨，以满足与核心舱交会对接的要求，这会影响实验舱其他物资搭载。为了能够搭载更多推进剂、生活物资等，科研团队对火箭运载能力进一步评估、折算，扔掉箭体中的“累赘”，为火箭释放更多运载能力。
本次任务中，长五B火箭进行零窗口发射，这也是长五系列火箭首次执行零窗口发射任务。为保证准时发射，科研团队将部分流程前置，距离发射2.5分钟时，火箭就已完成发射前各项准备工作，随时可以进行发射。准时点火的同时，火箭还需精准入轨。长五B火箭应用了起飞时间偏差修正技术，最大修正时间为2.5分钟。
问天实验舱从19米停泊点向天和核心舱前向端口靠近的模拟图像
此次发射问天舱，是中国大型低温火箭第一次执行交会对接任务，对火箭的运载能力、入轨精度和发射可靠性都提出更高要求。就像火车到站，以前乘客需要“追火车”才能找到自己的车厢，现在的高铁都是精准停靠到地标处。
对此，长五B团队首先将各系统环环相扣的工作流程由“串联”调整为“并联”，为火箭点火前预留故障处理时间;增加起飞时间偏差修正功能，为火箭高精度入轨创造有利条件;通过全面评估，将长五B火箭的运载能力提升至不低于23吨。
为了让空间站舱段能够安全“下车”，研制团队经过近10年的努力，设计了一款圆形“座椅”，并敲定“座椅”摆放的最优位置。该“座椅”由两条圆形隔冲框组成，内部引入“颗粒阻尼”等新技术，让分离冲击在颗粒体的摩擦和碰撞中，迅速地耗散动能，把冲击降低10倍左右，感觉像坐在“沙发”上一样舒适。据悉，这款大“沙发”也为火箭增加了100多公斤的重量，但作为中国目前近地轨道运载能力最大的新一代运载火箭，长五B火箭有足够的运力轻松“驾驭”。
从“串联”到“并联”、从“追火车”到“乘高铁”、从“大包小裹”到“轻松上阵”，长五B火箭对标发射可靠性要求高、入轨精度要求高、运载能力要求高这三大任务特点，圆满完成首次交会对接任务，为中国航天定格了唯美的“问天”之吻。
来源：中新网、新华网等综合
