中國空間站即將迎來新的艙段——問天實(shí)驗(yàn)艙，該艙段也是我國迄今為止發(fā)射的最重載荷。
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問天實(shí)驗(yàn)艙即將搭乘長征五號B遙三運(yùn)載火箭發(fā)射升空，此前，7月18日，問天實(shí)驗(yàn)艙與長征五號B遙三運(yùn)載火箭組合體已轉(zhuǎn)運(yùn)至發(fā)射區(qū)。那么，本次發(fā)射任務(wù)有何看點(diǎn)呢？
空間站首次有人狀態(tài)迎接航天器
此次發(fā)射是中國空間站進(jìn)入建造階段后的第三次發(fā)射，也是這一階段首次在有人狀態(tài)迎接航天器來訪。
據(jù)航天科技集團(tuán)五院空間站任務(wù)總設(shè)計師楊宏此前介紹，中國空間站總體構(gòu)型是3個艙段，包括天和核心艙、問天實(shí)驗(yàn)艙和夢天實(shí)驗(yàn)艙，整體呈T字構(gòu)型。其中，天和核心艙已在2021年4月發(fā)射成功。
問天實(shí)驗(yàn)艙發(fā)射后，將與中國空間站進(jìn)行對接，這也是空間站首次在有航天員的狀態(tài)下迎接航天器來訪。澎湃新聞（www.thepaper.cn）從抓總研制問天實(shí)驗(yàn)艙的航天科技五院獲悉，問天實(shí)驗(yàn)艙將與天和核心艙完成前向?qū)?，完?ldquo;一”字構(gòu)型。
7月17日，天舟三號貨運(yùn)飛船完成全部既定任務(wù)，于17日上午撤離空間站組合體。天舟三號撤離前?？康膶佣丝?，是空間站核心艙的前向?qū)涌?，這也是后續(xù)問天實(shí)驗(yàn)艙發(fā)射以后要對接的對接口，所以在問天發(fā)射之前，天舟三號要從組合體撤離，讓出對接口迎接問天實(shí)驗(yàn)艙的到來。
23噸的問天實(shí)驗(yàn)艙與40多噸的空間站組合體，將是我國目前最大噸位的兩個航天器之間的交會對接，也是我國空間站第一次在有人的狀態(tài)下進(jìn)行交會對接。如此大場面，“身經(jīng)百戰(zhàn)”的對接機(jī)構(gòu)依然可以駕輕就熟。
國內(nèi)最大的單體航天器進(jìn)入太空
據(jù)了解，問天實(shí)驗(yàn)艙軸全長17.9米，艙體最大直徑4.2米，發(fā)射質(zhì)量23噸，工作艙、氣閘艙、資源艙三部分組成，與天和核心艙相比，問天實(shí)驗(yàn)艙更重、更大，具備更強(qiáng)的超萬瓦級的供電能力、千兆級的信息傳輸能力，是國內(nèi)迄今為止發(fā)射的最大的單體航天器。
問天實(shí)驗(yàn)艙配置了與核心艙一樣的航天員生活設(shè)施，將來可以與核心艙一起，接受兩艘載人飛船輪換期間6名航天員的生活，若天和核心艙出現(xiàn)故障，問天實(shí)驗(yàn)艙可以作為備份艙段對空間站進(jìn)行控制。
據(jù)悉，迎來問天實(shí)驗(yàn)艙后，航天員將進(jìn)入艙內(nèi)啟動生命維持系統(tǒng)，完成科學(xué)實(shí)驗(yàn)柜的組裝，同時開展交叉科學(xué)實(shí)驗(yàn)。作為航天員未來在空間站內(nèi)進(jìn)行空間生命科學(xué)研究的主要基地，問天實(shí)驗(yàn)艙的工作艙也更為寬敞，艙內(nèi)配置了多臺科學(xué)實(shí)驗(yàn)柜，推動我國在生命生態(tài)、生物技術(shù)和變重力科學(xué)等科技領(lǐng)域的相關(guān)研究。
此外，全新的太空授課也將在問天實(shí)驗(yàn)艙開展，航天員還會擇機(jī)首次從問天實(shí)驗(yàn)艙的出艙口出艙。此前，神舟十四號航天員乘組已經(jīng)完成了對艙外航天服的巡檢測試。按計劃，在軌期間他們將從問天實(shí)驗(yàn)艙出艙口完成2到3次出艙活動。
搭載了三名航天員的神舟十四號載人飛船在上個月6月5日發(fā)射成功，采用自主快速交會對接模式，經(jīng)過6次自主變軌后在當(dāng)日17時42分成功對接于天和核心艙徑向端口，整個對接過程歷時約7小時。6月5日20時50分，航天員陳冬、劉洋、蔡旭哲依次全部進(jìn)入天和核心艙。6月6日，三名航天員在12時19分順利進(jìn)入天舟四號貨運(yùn)飛船。
據(jù)了解，神舟十四號三名航天員的伙食有魚香肉絲、宮保雞丁、麻婆豆腐，有雞有魚、葷素搭配。豆?jié){、月餅、巧克力，傳統(tǒng)飲品、特色小吃等等，而且還能自己做酸奶。
長五B火箭首次零窗口發(fā)射
執(zhí)行此次發(fā)射任務(wù)的是長征五號B運(yùn)載火箭（以下簡稱長五B火箭）。作為我國目前近地軌道運(yùn)載能力最大的新一代運(yùn)載火箭，長五B火箭擁有長達(dá)20.5米的國內(nèi)最大整流罩，近地軌道運(yùn)載能力達(dá)到25噸級。
長五B火箭是在長五火箭基礎(chǔ)上研制的一級半構(gòu)型運(yùn)載火箭。作為“胖五”家族的一員，其在2020年5月5日首飛成功，將新一代載人飛船試驗(yàn)船和柔性充氣式貨物返回艙試驗(yàn)艙送入太空。2021年4月29日，長五B火箭成功發(fā)射天和核心艙，打響了空間站建造的開局之戰(zhàn)。
根據(jù)中國載人航天工程辦公室介紹，今年將實(shí)施6次飛行任務(wù)，完成我國空間站在軌建造。其中，長五B火箭在7月發(fā)射問天實(shí)驗(yàn)艙與天和核心艙對接，10月發(fā)射夢天實(shí)驗(yàn)艙與天和核心艙對接，完成中國空間站在軌建造。
澎湃新聞從抓總研制長五B火箭的航天科技集團(tuán)一院獲悉，本次任務(wù)中，長五B火箭實(shí)施零窗口發(fā)射，這也是長五系列火箭首次執(zhí)行零窗口發(fā)射任務(wù)。“零窗口”是指發(fā)射時間范圍為零的發(fā)射窗口，也就是要求火箭必須分秒不差地點(diǎn)火升空。
火箭院長五B火箭總體副主任設(shè)計師劉秉介紹：“問天實(shí)驗(yàn)艙需要與空間站天和核心艙進(jìn)行快速交會對接，因此，必須在規(guī)定時間分秒不差地發(fā)射，否則將無法到達(dá)指定位置，需要耗費(fèi)巨大代價調(diào)整軌道；甚至導(dǎo)致發(fā)射終止，那就需要等待下一個發(fā)射窗口重新組織發(fā)射，嚴(yán)重影響任務(wù)周期。”
國內(nèi)最大面積太陽翼上天
隨著更多的科學(xué)實(shí)驗(yàn)任務(wù)的開展，空間站載荷供電需求也成倍增加。因此，問天實(shí)驗(yàn)艙配置了目前國內(nèi)研制的最大面積可展收柔性太陽翼，單翼全展開狀態(tài)下長達(dá)27米，面積可達(dá)134平米，不管是展開面積還是供電能力，全新升級后的“翅膀”都達(dá)到了天和核心艙太陽翼的兩倍之多，雙翼超萬瓦級的供電讓空間站基本實(shí)現(xiàn)了“用電無憂”。
除了“新面貌”令人驚艷，問天實(shí)驗(yàn)艙太陽翼還將以全新的“出場方式”亮相。為了避免問天實(shí)驗(yàn)艙與空間站組合體交會對接時產(chǎn)生的碰撞會對“全部張開的翅膀”帶來沖擊損傷，此次太陽翼的展開將分“兩步走”共七個步驟進(jìn)行，期間還會有一次“中場休息”，全程歷時80分鐘。展開、鎖緊、再展開、再鎖緊，憑借其“高可靠可重復(fù)展收”的硬核技術(shù)，問天實(shí)驗(yàn)艙太陽翼在太空中收放自如、剛?cè)岵?jì)，時刻確保“電力在線”。
受太陽入射角和空間站飛行姿態(tài)的影響，太陽翼的發(fā)電效率會因時段不同、姿態(tài)不同而產(chǎn)生相應(yīng)變化。為了讓“柔性翅膀”24小時不間斷追蹤太陽，保持最高狀態(tài)的發(fā)電效率為空間站保障用電。問天實(shí)驗(yàn)艙首次采用太陽翼雙自由度同時轉(zhuǎn)動，確保每一縷陽光都垂直照射在太陽翼上。
為了實(shí)現(xiàn)這一技術(shù)，航天科技集團(tuán)八院自主研制出我國目前設(shè)計規(guī)模最大、連續(xù)工作壽命最長、傳輸功率最大的大型回轉(zhuǎn)運(yùn)動類空間機(jī)構(gòu)產(chǎn)品——對日定向裝置，有了它的加持，空間站將實(shí)時捕捉每一道陽光，保證空間站源源不斷的能量供給。
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