7月24日，搭載問天實驗艙的長征五號B遙三運載火箭，在文昌航天發射場點火發射。7月25日，問天實驗艙成功對接于天和核心艙前向端口。隨后，神舟十四號航天員乘組順利進入問天實驗艙——這是中國航天員首次在軌進入科學實驗艙。

　　隨著“問天”成功赴約，中國空間站正式開啟了“多艙”階段。待夢天實驗艙成功發射后，中國空間站將完成在軌建造。

　　既有設施齊備的科學實驗室，也有通往神秘太空的大門；既攜帶著網紅機械臂，也承擔著“發電”的重任——問天實驗艙，究竟有哪些本領？

　　大塊頭 功能齊全“床位”足

　　問天實驗艙由工作艙、氣閘艙和資源艙組成。其艙體總長達17.9米，直徑4.2米，起飛重量為23噸，比天和核心艙的塊頭更大，是全世界現役在軌最重的單艙主動飛行器。

　　作為中國空間站第二個艙段和首個科學實驗艙，問天實驗艙主要用于支持航天員駐留、出艙活動和開展空間科學實驗，同時也可作為天和核心艙的備份，對空間站進行管理。工作艙內設有3個睡眠區、1個衛生區——實驗艙與核心艙對接后，中國空間站的“床位”數已增加到6個。在神舟十四號任務末期，“神十四”和“神十五”兩個航天員乘組將實現在軌輪換，6名航天員可同時在艙內工作生活。

　　在平臺功能方面，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。除了保障航天員在軌長期駐留之外，問天實驗艙還提供了專用氣閘艙和應急避難場所，讓空間站在軌運行風險更加可控，在軌長壽命運行更加可靠。

　　在試驗載荷功能上，問天實驗艙裝載了8個實驗機柜、22個艙外載荷適配器，包括生命生態實驗柜、生物技術實驗柜、科學手套箱與低溫存儲柜、變重力科學實驗柜等科學實驗設施。這座“太空科學實驗室”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以及密閉生態系統的實驗研究等。

　　新大門 “外方內圓”很安全

　　在歷次空間站任務中，中國航天員通過天和核心艙節點艙進行了多次出艙活動。此次升空的問天實驗艙，為航天員進出空間站開啟了一扇“新大門”——實驗艙配置了全新的氣閘艙。

　　與以往傳統密封艙不同，氣閘艙看上去是一個方形的艙體，但實際上“外方內圓”。

　　氣閘艙內仍是圓柱狀的空間，也是航天員開展出艙活動時的“更衣間”。氣閘艙設計了一個比節點艙更大的艙門，直徑達1米，比節點艙艙門大15厘米；氣閘艙的出艙活動空間也從節點艙的五六立方米增加到了十二三立方米。航天員出艙不僅更寬敞、更舒適，還能攜帶大個頭的設備，艙外工作能力大大提升。

　　據了解，神舟十四號航天員乘組未來將首次利用氣閘艙實施出艙活動等工作，未來這里也將成為中國空間站的主要出艙通道。而一旦氣閘艙在出艙過程中出現問題，航天員仍可通過節點艙回到艙內，保證出艙活動安全可靠。

　　出艙氣閘外的方形外殼則是艙外暴露實驗平臺，上面配置了22個標準載荷接口，其中一部分還配備了流體回路溫度控制。未來10年，在空間站搭載的科學實驗載荷可以通過機械臂精準“投送”到對應的標準載荷接口位置，不需要航天員出艙進行人工操作。

　　機械臂 大小配合更高效

　　問天實驗艙是空間站系統中艙外活動部件最多的艙體，大量艙外設施設備能更好保障出艙活動，為更精細的艙外操作提供支持。

　　問天實驗艙攜帶了一套5米長、7自由度的小機械臂。與天和核心艙的大機械臂相比，小機械臂的“手”更小——長度約5米，承載能力為3噸，重量和長度均約為大臂的一半，負載能力約為大臂的1/8，形態上更加精巧，運動和操控靈活，方便抓握中小型設備，進行更為精細化的操作。例如在不需要航天員出艙的情況下，獨立完成艙外載荷的安裝、更換等照料操作，有效節省航天員在軌工作負荷。

　　大小兩只“手臂”各有側重，又相互配合，小臂可以與大臂形成15米長的組合臂，開展更多的艙外操作。如后續需要在艙外安裝設備，可以通過貨運飛船上行至夢天實驗艙的貨物氣閘艙，通過組合臂的抓取和轉移，完成在艙外載荷平臺上的安裝。此外，大小機械臂還可協同開展艙外操作任務，完成互巡互檢的自身維護工作，有效提高機械臂系統的可靠性。

　　據悉，神舟十四號航天員將首次利用小機械臂出艙，還會同時利用小臂和大臂組合出艙，全新的出艙活動充滿看點。而在出艙過程中，問天實驗艙艙外設置的2臺云臺燈、4臺高清攝像機，能夠一邊打光追光、一邊拍攝錄制。通過它們，地面測控人員可以更清楚地關注航天員出艙活動。

　　太陽翼 空間站“發電”有妙招

　　問天實驗艙自帶高性能“發電機”與“配電器”——其所攜帶的太陽翼，是目前國內最長、最大的柔性太陽翼，刷新了中國航天器在軌使用太陽帆板的紀錄。

　　問天實驗艙配備了一對雙自由度柔性太陽帆板，全部展開后的翼展超過55米，比空間站3個艙組合在一起的艙體尺寸還要大，每個太陽帆板展開面積可達100多平方米。兩個碩大的太陽帆板一起工作，可有效收集更多太陽能——每天平均發電量超過430度，為空間站運行提供充足的能源。

　　問天實驗艙的太陽翼面積大、柔性也大，帶著一對巨大的“軟翅膀”與天和核心艙進行交會對接，控制難度極大。為降低系統復雜性和在軌風險，問天實驗艙實現了多個系統功能創新，如采取太陽帆板二次展開方案，即發射后先展開約1/5的長度，待對接完成后再展開到位，以提高可控性，保證任務成功。

　　空間站在軌建造完成后，天和核心艙的一個太陽帆板將轉移到問天實驗艙資源艙尾部。屆時，天和核心艙將專注于空間站管理工作，而問天實驗艙將成為名副其實的“主發電站”。(劉峣)