新華社北京7月24日電? 題：中國空間站問天實驗艙發(fā)射看點
新華社“新華視點”記者
7月24日14時22分，中國空間站問天實驗艙在海南文昌航天發(fā)射場由長征五號B運載火箭托舉升空。
作為我國空間站建設的第二個艙段，問天實驗艙將為空間站帶去哪些新裝備？航天員在太空的工作生活會迎來怎樣的變化？
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(fā)射場準時點火發(fā)射，約495秒后，問天實驗艙與火箭成功分離并進入預定軌道，發(fā)射取得圓滿成功。 新華社記者 楊冠宇 攝
功能強、裝備全：中國空間站喜迎“新居”
“問天實驗艙由工作艙、氣閘艙和資源艙三部分組成，艙體總長17.9米，直徑4.2米，發(fā)射重量約23噸。相關指標比天和核心艙更高，是我國目前最重、尺寸最大的單體飛行器。”航天科技集團五院空間站系統(tǒng)副總設計師劉剛說。
不僅有著大塊頭的體格，問天實驗艙更是一個集平臺功能與載荷功能于一體的“全能型”選手。
據介紹，問天實驗艙與天和核心艙互為備份，關鍵平臺功能一致，可以完全覆蓋空間站組合體工作要求，既發(fā)揮定海神針般的雙保險作用，也為空間站未來15年可靠運行打下堅實基礎。
“兩艙對接組成組合體后，由天和核心艙統(tǒng)一管理和控制整個空間站的載人環(huán)境，一旦天和核心艙出現嚴重故障，問天實驗艙能夠快速接管，主控空間站。”航天員中心問天實驗艙環(huán)控生保分系統(tǒng)主任設計師羅亞斌說。
7月18日，問天實驗艙與長征五號B遙三運載火箭組合體在測試廠房等待轉運。 新華社發(fā)（屠海超 攝）
一個更重要的細節(jié)是，問天實驗艙配備了目前國內最大的柔性太陽翼，雙翼全部展開后可達55米。太陽翼可以雙自由度跟蹤太陽，每天平均發(fā)電量超過430度，將為空間站運行提供充足的能源。
問天實驗艙是空間站系統(tǒng)中艙外活動部件最多的艙體，大量的艙外設施設備能夠更好地保障出艙活動，也為更精細的艙外操作提供支持。
在問天實驗艙的氣閘艙外，還有一套5米長的小機械臂。這套7自由度的機械臂小巧、精度高，操作更為精細。未來，小臂還可以與核心艙大臂組成15米長的組合臂，在空間站三艙組合體開展更多艙外操作。
時間緊、難度高：“胖五”進行“增肌瘦身”
作為我國空間站建造工程的“運載專列”，被人們昵稱為“胖五”的長征五號系列運載火箭此前已成功將天和核心艙送入太空，此次則是首次執(zhí)行交會對接任務。
此次長五B不僅要發(fā)射我國迄今為止最重的載荷，還面臨著低溫推進劑加注問題和復雜的射前流程，難度可想而知。
點火階段，型號隊伍對射前10分鐘的發(fā)射流程進行了優(yōu)化，將部分流程前置。在距離發(fā)射數分鐘時，火箭就已完成發(fā)射前各項準備工作，具備了點火發(fā)射能力，為突發(fā)情況留出決策、處置的時間。
長五B還應用了起飛時間修正技術，讓火箭的控制系統(tǒng)可以自動計算偏差、調整目標軌道，最大修正時間為2.5分鐘。
“即使火箭沒能完全按照預定窗口發(fā)射，只要在2.5分鐘這個窗口時間里，都能通過后期的軌道修正精準完成入軌和交會對接。”航天科技集團一院長征五號B運載火箭副總師婁路亮說。
為不斷提高火箭可靠性，安全、精準地將問天實驗艙送到目的地，型號隊伍還對長五B進行了有針對性的“增肌瘦身”，在生產工藝等方面進行了30多項改進。
隨著發(fā)射次數增多，科研人員對火箭技術狀態(tài)的認識也不斷深入。此前，長五B在發(fā)射場的發(fā)射準備時間約為60天。本次任務進一步優(yōu)化到了53天，為后續(xù)提高火箭發(fā)射效率、應對高密度常態(tài)化發(fā)射奠定了基礎。
大噸位、半自主：“太空之吻”有新看點
問天實驗艙入軌后，將與核心艙組合體實施交會對接——23噸的問天實驗艙與40多噸的核心艙組合體，將是我國目前最大噸位的兩個航天器之間的交會對接，也是中國空間站首次在有人的狀態(tài)下迎接航天器的來訪。
重量重、尺寸大、對接靶子小、柔性太陽翼難控制……對所面臨的一系列棘手難題，航天科技集團五院問天實驗艙GNC分系統(tǒng)副主任設計師宋曉光打了個形象的比方：“如果按重量來看，載人飛船對接像開小跑車，可控性強；貨運飛船對接像開小卡車；而到了問天和夢天實驗艙，就如同要把一輛裝備豪華的大房車停到一個小車位里。”
為成功實現“太空之吻”，設計團隊從問天實驗艙初樣研制起就經過幾輪實測，對問天實驗艙的數據參數精準把握，并提升算法達到更強的適應能力和糾偏能力。同時，采用半自主交會對接方案，實現交會對接過程中的穩(wěn)定控制。
在軌期間，問天實驗艙還將實現平面轉位90度，讓原本對接在節(jié)點艙前向對接口的問天實驗艙，轉向節(jié)點艙的側向停泊口，并再次對接，從而騰出核心艙的前向對接口，為夢天實驗艙的到訪做好充分準備。這將是我國首次航天器在軌轉位組裝，也將是國際上首次探索以平面式轉位方案進行航天器轉位。
更舒適、更安全：太空生活“條件升級”
對在軌航天員來說，兩艙對接形成組合體，意味著我們的太空家園從“一居室”升級到更寬敞的“兩居室”。
問天實驗艙的工作艙內設有3個睡眠區(qū)和1個衛(wèi)生區(qū)。完成對接后，空間站后續(xù)可以支撐神舟十四號、十五號兩個乘組6名航天員實現“太空會師”和在軌輪換，在太空面對面交接工作。
航天員中心艙外服總體試驗主任設計師李金林說，在天和核心艙的基礎上，問天實驗艙在吸音、降噪、減震等方面也進行了優(yōu)化升級。
此前，航天員在天和核心艙只能通過節(jié)點艙實現出艙。節(jié)點艙作為空間站的交通樞紐，空間較小，航天員每次出艙前還需要關閉各個對接通道的艙門，進行大量準備工作。
此次問天實驗艙則配置了一個出艙人員專用的氣閘艙。一方面，氣閘艙的空間和出艙艙門的尺寸都比節(jié)點艙更大，航天員進出更舒展從容，也更易攜帶大體積的設備出艙工作。另一方面，從氣閘艙出艙時，只需關閉一道艙門，操作更便捷。
未來，氣閘艙將成為航天員在空間站的主要出艙通道，一旦氣閘艙出現問題，航天員還可以從作為備份出艙口的節(jié)點艙返回，確保出艙活動的安全。
在氣閘艙外的暴露實驗平臺上，還配置了22個標準載荷接口。“在空間站搭載的科學實驗載荷，可以通過機械臂精準‘投送’到自己對應的載荷接口位置，不再需要航天員出艙進行人工操作，既降低了航天員的工作強度和風險，又可以靈活高效支持艙外載荷試驗。”航天科技集團五院問天實驗艙空間技術試驗分系統(tǒng)主任設計師趙振昊說。（記者溫競華、胡喆、李國利、宋晨、張瑞杰、趙葉蘋）
