“問天”就位 中國空間站在軌建造進行時

中國空間站三艙構型 人民視覺供圖

羊城晚報全媒體記者 李妹妍

中國空間站在軌建造即將迎來一個“大家夥”。

7月22日，中國空間站問天實驗艙任務組織發射前系統間全區合練，針對問天實驗艙與長征五號B遙三運載火箭組合體發射入軌階段各項工作進行檢驗。目前，問天實驗艙任務各系統已經做好發射前的準備工作，空間站組合體也已調整到軌道，具備與問天實驗艙進行交會對接的條件。

這意味著，中國空間站即將迎來首個實驗艙，這也是中國空間站首次在有航天員的狀態下迎接航天器來訪。

專用座駕

此次發射的問天實驗艙全長17.9米，重量超過23噸，是我國現階段最大的空間站單體艙段。將這樣一個相當於六層樓高的“大家夥”送入太空，航天科技工作者們啟用了“專用座駕”——長征五號B運載火箭。

公開資料顯示，長征五號B運載火箭全箭高度約53米，起飛推力超過1000噸，近地軌道運載能力達到25噸，是我國目前近地軌道運載能力最大的新一代運載火箭。

“一次把22噸以上的貨物發射到軌道上，目前我國只有長征五號B能夠實現。”長征五號運載火箭副總設計師婁路亮在“走進中國空間站”科普訪談中指出。

這將是長征五號B運載火箭的第三次發射。2020年5月5日，長征五號B首飛，將我國新一代載人飛船試驗船成功送入預定軌道。2021年4月29日，長征五號B遙二運載火箭成功將天和核心艙送入預定軌道，中國空間站在軌組裝建造全面展開。

“零窗口”發射

“今年進行的兩個實驗艙艙段發射有一大特點，它的任務是要和天和核心艙交會對接。”婁路亮指出，這對運載火箭提出了新的要求。

其中最大的挑戰是“零窗口”發射。在我國以往大部分航天發射任務中，發射窗口都是在一個時間段內，但此次任務中，問天實驗艙上天后要和天和核心艙進行對接，因此對發射窗口有非常嚴格的要求。這也是我國大推力運載火箭首次實現“零窗口”發射。

為此，火箭設計師團隊對火箭發射前流程進行了優化，確保在點火之前有足夠時間確認火箭的狀態。婁路亮特別提醒，今年觀看火箭發射時，大家可以注意點火前口令的變化，“火箭點火時的口令不再像以前那麽密集了，到點火前的2.5分鐘，這些口令全部都做完，等待火箭點火時刻的到來”。

同時值得一提的是，作為世界現役火箭中唯一一個“一級半”構型的運載火箭，長征五號B運載火箭在發射過程中，火箭主體不再進行多次分離，隻用一級火箭和助推器就能直接入軌，實現“一步登天”。

所謂“一級半”構型，即火箭中間的主體部分是“一級”，四周的四個助推器算“半級”。據了解，長征五號B運載火箭主體部分採用了兩台50噸級的液氫液氧發動機，四個助推器上總共使用了八台120噸級的液氧煤油發動機。點火之後，這些發動機能夠為長征五號B火箭提供超過1000噸的起飛推力，只需400多秒就能夠將空間站艙段送入預定軌道。

T字構型

“根據中國航天發展情況，（中國空間站）選擇了由航天器自主交會對接完成組裝。”中國載人航天工程空間站系統副總設計師侯永青在“走進中國空間站”科普訪談中表示，在設計中國空間站時，我國綜合考慮當前的發射能力及後續的運營成本，最終確定了空間站由三個艙段組成，“這三個艙段組成了一個T字型結構，這個結構比較緊湊，控制穩定性比較好”。

中國空間站規劃的構型總體上分為一個核心艙和兩個實驗艙，問天實驗艙和夢天實驗艙對接在天和核心艙前端球形對接端口的左右兩端，組成T字構型。

天和核心艙是中國空間站的中樞，也可以說是“大腦”，用於統一控制和管理空間站組合體，為航天員提供生活和工作的場所，同時支持開展科學研究項目。

問天實驗艙將是中國空間站迎來的第一個實驗艙，配置了四個實驗機櫃，包括生命生態實驗櫃、生物技術實驗櫃、變重力科學實驗櫃、科學手套箱兼低溫儲物櫃，能夠支持開展多種類植物、動物、微生物等在空間條件下的生長、發育、遺傳、衰老等響應機理研究。除了用於科學實驗，問天實驗艙還要“兼職”天和核心艙的功能備份，當核心艙出現功能故障時，可切換至問天實驗艙。

而日前在天津順利完成正樣熱試驗的夢天實驗艙將是中國空間站迎來的第二個實驗艙，配置了九個實驗機櫃，支持開展重力掩蓋下的多相流與相變傳熱、基礎燃燒過程、材料凝固機理等物質本質規律研究以及超冷原子物理等前沿實驗研究。

太空家園

侯永青曾在央視《開講啦》節目中提及，有一次她參加一個國際空間站的應用研討會，希望與美國國家航空航天局的科研人員交流一下空間站機械臂的應用，卻遭到對方的無視，“我當時就想，我們空間站建設只能靠自己了，否則我們是沒有發言權的，我們必須自主建造自己的空間站”。

如今，在侯永青等航天科技工作者的不懈努力下，中國空間站已從關鍵技術驗證階段轉入在軌建造階段。

今年4月，中國載人航天工程辦公室主任郝淳在介紹中國空間站建造進展情況時表示，今年共計劃實施六次飛行任務，包括7月發射空間站問天實驗艙、10月發射空間站夢天實驗艙等。

按照空間站建造階段的任務安排，神舟十四號飛行乘組將配合地面完成空間站組裝建設工作，從單艙組合體飛行逐步建成三艙組合體飛行狀態。他們還將首次進駐問天和夢天，建立載人環境，同時配合地面開展兩艙組合體、三艙組合體、大小機械臂測試，氣閘艙出艙相關功能測試等工作。

問天實驗艙發射萬事俱備，只欠東風。逐夢蒼穹，屬於中國人的“太空家園”漸趨完備。已“出差”一個多月的神舟十四號飛行乘組，即將進入新艙內啟動生命維持系統，完成科學實驗櫃的組裝，開展交叉科學實驗。全新的太空授課也將在問天實驗艙開展。