三艙基本構(gòu)型的中國(guó)空間站迎來最后一個(gè)艙段。北京時(shí)間10月31日15時(shí)37分，夢(mèng)天實(shí)驗(yàn)艙由長(zhǎng)征五號(hào)B運(yùn)載火箭在我國(guó)文昌航天發(fā)射場(chǎng)成功發(fā)射。

　　夢(mèng)天實(shí)驗(yàn)艙成功進(jìn)入400公里的預(yù)定軌道，與空間站組合體交會(huì)對(duì)接后，還需要按計(jì)劃實(shí)施轉(zhuǎn)位，屆時(shí)會(huì)與天和核心艙、問天實(shí)驗(yàn)艙一起，形成三艙結(jié)構(gòu)的“T”字基本構(gòu)型空間站，向著建成空間站的目標(biāo)邁出關(guān)鍵一步。

　　夢(mèng)天實(shí)驗(yàn)艙由工作艙、載荷艙、貨物氣閘艙和資源艙組成

　　夢(mèng)天實(shí)驗(yàn)艙是組成中國(guó)空間站基本構(gòu)型的3個(gè)艙段之一，也是繼問天實(shí)驗(yàn)艙之后的第二個(gè)科學(xué)實(shí)驗(yàn)艙。它由工作艙、載荷艙、貨物氣閘艙和資源艙組成，艙體全長(zhǎng)17.88米、直徑4.2米，起飛重量約23噸，主要用于開展空間科學(xué)與應(yīng)用實(shí)驗(yàn)。

　　由于空間站大量基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)都由天和核心艙與問天實(shí)驗(yàn)艙承擔(dān)，夢(mèng)天實(shí)驗(yàn)艙工作艙不需要部署睡眠區(qū)、衛(wèi)生間等生活設(shè)施，因而有充足的空間部署科學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)施，也稱得上是“空間站在軌科學(xué)實(shí)驗(yàn)工作的核心載體”。

　　據(jù)負(fù)責(zé)夢(mèng)天實(shí)驗(yàn)艙抓總研制的中國(guó)航天科技集團(tuán)八院專家介紹，夢(mèng)天實(shí)驗(yàn)艙原取名為“巡天”，計(jì)劃安裝我國(guó)最大、最先進(jìn)的巡天光學(xué)望遠(yuǎn)鏡。之后由于巡天光學(xué)望遠(yuǎn)鏡采用了獨(dú)立飛行器方案，將與空間站保持長(zhǎng)期共軌飛行，研制團(tuán)隊(duì)從理念和設(shè)計(jì)上創(chuàng)新，又提出“貨物進(jìn)出氣閘”功能，新研制了貨物氣閘艙，可支持貨物自動(dòng)進(jìn)出艙。

　　和問天實(shí)驗(yàn)艙相比，夢(mèng)天實(shí)驗(yàn)艙的貨物氣閘艙不再供航天員出艙使用，而是專供貨物出艙。夢(mèng)天實(shí)驗(yàn)艙貨物氣閘艙通過內(nèi)部配置的一臺(tái)載荷轉(zhuǎn)移機(jī)構(gòu)，運(yùn)送能力可達(dá)400公斤，單次運(yùn)送貨物包絡(luò)可以達(dá)到1.15米×1.2米×0.9米。

　　為滿足將來更大尺寸、更大重量貨物的進(jìn)出艙需求，夢(mèng)天實(shí)驗(yàn)艙貨物氣閘艙上還安裝了一款獨(dú)一無二的外艙門，寬度達(dá)1.2米，采用全自動(dòng)弧形滑移設(shè)計(jì)，既便利貨物進(jìn)出艙，也是隔離艙內(nèi)與艙外空間環(huán)境的關(guān)鍵設(shè)備。航天員不用身穿艙外航天服，在艙內(nèi)就可以完成載荷、貨物的艙外安裝操作。

　　中國(guó)航天科技集團(tuán)八院專家介紹，以往開展艙外科學(xué)試驗(yàn)時(shí)，需要航天員出艙，但這受到航天員出艙次數(shù)、載荷數(shù)量與大小的限制，航天員頻繁進(jìn)行出艙活動(dòng)也將面臨更復(fù)雜的安全考驗(yàn)。隨著國(guó)家太空實(shí)驗(yàn)室的建成，空間站進(jìn)入常態(tài)化運(yùn)營(yíng)階段，將會(huì)開展較大規(guī)模的科學(xué)研究。夢(mèng)天實(shí)驗(yàn)艙貨物氣閘艙的應(yīng)用，將為空間站后續(xù)更加高效、安全地開展各類艙外科學(xué)實(shí)驗(yàn)提供強(qiáng)大支持，進(jìn)一步提升我國(guó)空間站的科學(xué)應(yīng)用能力。

　　先期攜帶8個(gè)科學(xué)實(shí)驗(yàn)柜，主要面向微重力科學(xué)研究

　　建設(shè)中國(guó)天宮空間站的主要目的，就是建成水平先進(jìn)的國(guó)家太空實(shí)驗(yàn)室，為科學(xué)服務(wù)，產(chǎn)出重大科技成果。夢(mèng)天實(shí)驗(yàn)艙具備強(qiáng)大的科學(xué)和應(yīng)用能力，在3個(gè)艙段中具有最強(qiáng)的支持載荷能力。

　　空間站系統(tǒng)空間應(yīng)用系統(tǒng)副總師、中科院空間應(yīng)用中心研究員劉國(guó)寧介紹，問天實(shí)驗(yàn)艙主要面向空間生命科學(xué)研究，夢(mèng)天實(shí)驗(yàn)艙則主要面向微重力科學(xué)研究。通過夢(mèng)天實(shí)驗(yàn)艙先期攜帶的8個(gè)科學(xué)實(shí)驗(yàn)柜，能夠在微重力基礎(chǔ)物理、空間材料科學(xué)、微重力流體物理與燃燒科學(xué)等方向開展相關(guān)的科學(xué)和應(yīng)用研究，預(yù)期能夠做出具有國(guó)際水平的科學(xué)成果。目前，已在相關(guān)研究方向規(guī)劃安排了約40項(xiàng)在軌科學(xué)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。

　　據(jù)高溫材料科學(xué)實(shí)驗(yàn)柜科學(xué)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)主任設(shè)計(jì)師、中科院上海硅酸鹽研究所研究員劉學(xué)超介紹，X射線透射成像實(shí)時(shí)觀察太空材料實(shí)驗(yàn)，是高溫材料科學(xué)實(shí)驗(yàn)柜的一大特色，這是國(guó)際上第一次在空間站這樣的載人航天器中使用X射線實(shí)驗(yàn)裝置，是一個(gè)具有歷史意義的科學(xué)裝置。

　　除了艙內(nèi)科學(xué)實(shí)驗(yàn)柜之外，夢(mèng)天實(shí)驗(yàn)艙還配置有兩塊可在軌展開的暴露載荷實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，進(jìn)一步增強(qiáng)了空間站的載荷支持能力。

　　由“長(zhǎng)五B”火箭護(hù)送入軌，與空間站組合體交會(huì)對(duì)接

　　將夢(mèng)天實(shí)驗(yàn)艙送入預(yù)定軌道的，仍是專為空間站建設(shè)而研制的長(zhǎng)征五號(hào)B運(yùn)載火箭。“長(zhǎng)五B”的運(yùn)載能力為我國(guó)現(xiàn)役火箭中最大，近地軌道運(yùn)載能力達(dá)到25噸，是發(fā)射20噸以上空間站艙段的最佳選擇。尤其是它擁有目前我國(guó)最長(zhǎng)最大的火箭整流罩，這個(gè)相當(dāng)于“乘客”的“客艙”有著寬敞空間，為發(fā)射空間站艙段量身打造。

　　據(jù)中國(guó)航天科技集團(tuán)火箭研究院專家介紹，夢(mèng)天實(shí)驗(yàn)艙是我國(guó)迄今為止發(fā)射的最重最大載荷，因此“長(zhǎng)五B”整流罩根據(jù)夢(mèng)天實(shí)驗(yàn)艙的形狀、重量進(jìn)行了定制化設(shè)計(jì)。例如，為了滿足夢(mèng)天實(shí)驗(yàn)艙上升段無線通信的需求，在火箭整流罩上專門設(shè)計(jì)了相應(yīng)的透波口。

　　夢(mèng)天實(shí)驗(yàn)艙進(jìn)入軌道后與空間站組合體實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)交會(huì)對(duì)接，前提之一是火箭以更高的發(fā)射和飛行可靠性實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)點(diǎn)發(fā)射、準(zhǔn)確入軌，這對(duì)“長(zhǎng)五B”火箭提出了“零窗口”發(fā)射的要求。中國(guó)航天科技集團(tuán)火箭研究院長(zhǎng)征五號(hào)B運(yùn)載火箭控制系統(tǒng)主任設(shè)計(jì)師蘇磊介紹，“長(zhǎng)五B”火箭不僅具備“零窗口”發(fā)射能力，而且通過“起飛時(shí)間修正技術(shù)”，即便火箭沒能實(shí)現(xiàn)“零窗口”發(fā)射，只要在2分30秒這個(gè)窗口范圍內(nèi)發(fā)射出去，都能通過火箭控制系統(tǒng)自動(dòng)計(jì)算偏差、精準(zhǔn)修正軌道，保證入軌和交會(huì)對(duì)接。

　　“如果說問天實(shí)驗(yàn)艙的交會(huì)對(duì)接是‘難’，那么夢(mèng)天實(shí)驗(yàn)艙的交會(huì)對(duì)接是‘難上加難’。”中國(guó)航天科技集團(tuán)五院502所空間站實(shí)驗(yàn)艙主任設(shè)計(jì)師宋明超說，由于夢(mèng)天實(shí)驗(yàn)艙發(fā)射時(shí)太陽入射角度過大，不利于太陽翼發(fā)電，如果和空間站組合體不能在規(guī)定時(shí)間內(nèi)完成交會(huì)對(duì)接，就需要中斷自主交會(huì)對(duì)接過程而緊急調(diào)整夢(mèng)天實(shí)驗(yàn)艙的姿態(tài)，既保證再次交會(huì)對(duì)接，又保證充足的發(fā)電能力。為此，技術(shù)團(tuán)隊(duì)特別定制了交會(huì)對(duì)接任務(wù)故障預(yù)案，確保萬無一失。

　　中國(guó)空間站三大艙段都從文昌航天發(fā)射場(chǎng)飛向太空，使得文昌航天發(fā)射場(chǎng)贏得了中國(guó)空間站建造母港的美譽(yù)。作為我國(guó)新一代大推力運(yùn)載火箭發(fā)射場(chǎng)，從2020年5月5日長(zhǎng)征五號(hào)B火箭首飛至今，文昌航天發(fā)射場(chǎng)連續(xù)實(shí)施13次重大任務(wù)發(fā)射，將包括“天問一號(hào)”“嫦娥五號(hào)”和中國(guó)空間站3個(gè)艙段在內(nèi)的多個(gè)航天器順利送入太空。

　　西昌衛(wèi)星發(fā)射中心主任鄧洪勤說：“空間站建造任務(wù)百分之百成功發(fā)射要求極高，這一成就展現(xiàn)出文昌航天發(fā)射場(chǎng)日益重要的作用，也反映了我們航天發(fā)射能力的不斷提高。”