夢天實驗艙這些新本領(lǐng)，筑夢“太空之家”

10月31日，長征五號B遙四運(yùn)載火箭托舉夢天實驗艙升空。隨后，夢天實驗艙成功對接于天和核心艙前向端口。不久后，夢天實驗艙將進(jìn)行轉(zhuǎn)位，屆時中國空間站“T”字基本構(gòu)型將在軌組裝完成，“太空之家”建造任務(wù)即將完成，太空實驗室完全投入運(yùn)轉(zhuǎn)指日可待。

作為空間站“T”字基本構(gòu)型的關(guān)鍵一環(huán)和太空實驗室的重要組成部分，夢天實驗艙有哪些本領(lǐng)？又有哪些新任務(wù)？

貨物運(yùn)輸?shù)摹皣H港口”

夢天實驗艙全長17.88米，直徑4.2米，由工作艙、載荷艙、貨物氣閘艙和資源艙組成，可為航天員提供超過32立方米的工作與活動空間。作為中國空間站第二個科學(xué)實驗艙以及國家太空實驗室的重要組成部分，夢天實驗艙與此前抵達(dá)并進(jìn)入工作狀態(tài)的問天實驗艙長得很像，但又有不同之處。

在構(gòu)造上，夢天實驗艙更加渾圓、流暢。夢天實驗艙的工作艙通過對接機(jī)構(gòu)與核心艙相連，航天員可在其中工作和鍛煉，艙內(nèi)的科學(xué)實驗柜也安裝在此；資源艙安裝對日定向裝置和柔性太陽翼；貨物氣閘艙和載荷艙則采用獨特的“雙艙嵌套”設(shè)計——氣閘艙“藏”在載荷艙里，主要作為貨物進(jìn)出艙的專用通道。

在功能上，夢天實驗艙更“專注”。問天實驗艙配置了可供航天員生活的睡眠區(qū)、衛(wèi)生區(qū)，而夢天實驗艙則純粹是航天員工作的地方。不過，夢天實驗艙內(nèi)也配置了類似健身房劃船機(jī)的抗阻鍛煉設(shè)備。待“T”字基本構(gòu)型在軌組裝完成后，夢天實驗艙將與其他兩艙實現(xiàn)控制、能源、信息、環(huán)境等功能的并網(wǎng)管理，共同支持空間站開展更大規(guī)模的空間研究實驗和新技術(shù)試驗。

如果說問天實驗艙是可供航天員進(jìn)出太空的“國際機(jī)場”，那么夢天實驗艙就是貨物運(yùn)輸?shù)摹皣H貨運(yùn)港口”。

夢天實驗艙配置了貨物氣閘艙，并安裝了載荷轉(zhuǎn)移機(jī)構(gòu)。專家介紹，此前空間站艙內(nèi)外貨物的轉(zhuǎn)移和安裝，主要通過航天員“出艙帶貨”的方式，載荷受到一定限制，航天員安全也面臨考驗。通過貨物氣閘艙和載荷轉(zhuǎn)移機(jī)構(gòu)，可以穩(wěn)定將貨物在艙內(nèi)艙外轉(zhuǎn)移，為航天員“減負(fù)”，為空間站后續(xù)開展各類艙外科學(xué)實驗提供強(qiáng)大支持。

同時，為滿足將來更大尺寸、更大重量貨物的進(jìn)出艙需求，夢天實驗艙的貨物氣閘艙還安裝了一款方形艙門，寬度可達(dá)1.2米。艙門采用全自動弧形滑移設(shè)計，可以為貨物的進(jìn)出艙提供一條寬闊走廊。

空間實驗的“夢工廠”

作為三艙中支持載荷能力最強(qiáng)的艙段，夢天實驗艙被譽(yù)為空間實驗的“夢工場”。

問天實驗艙主要面向空間生命科學(xué)研究，目前裝載了8個實驗柜。而夢天實驗艙內(nèi)配置有13個標(biāo)準(zhǔn)載荷機(jī)柜工位，主要面向微重力科學(xué)研究。

專家介紹，為了最大化實現(xiàn)艙外實（試）驗支持能力，夢天實驗艙外還配置有37個載荷安裝工位，可為各類科學(xué)實驗載荷提供機(jī)、電、熱、信息方面的能力支持，確保它們在太空環(huán)境下開展各類實（試）驗。與此同時，載荷艙還配置有2個展開式暴露平臺和1個固定式暴露平臺，為載荷在軌工作提供機(jī)械接口，最大限度地拓展對載荷的支持能力。

夢天實驗艙內(nèi)安裝的實驗柜包括空間科學(xué)研究與應(yīng)用領(lǐng)域的超冷原子物理實驗柜、高精度時頻實驗柜、高溫材料科學(xué)實驗柜、兩相系統(tǒng)實驗柜、流體物理實驗柜、燃燒科學(xué)實驗柜、在線維修裝調(diào)操作柜等。其中，高精度時頻實驗柜是空間站中最復(fù)雜的實驗柜，由兩個艙內(nèi)科學(xué)實驗柜和4臺艙外設(shè)備組成完整的實驗系統(tǒng)。高精度時頻實驗系統(tǒng)將通過艙內(nèi)不同特性原子鐘組合，建成世界上在軌運(yùn)行的精度最高的空間時間頻率系統(tǒng)。

專家介紹，目前通過夢天實驗艙配置的8個科學(xué)實驗柜，科學(xué)家已經(jīng)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)等方面安排了約40項科學(xué)實驗項目，并將根據(jù)實驗規(guī)劃持續(xù)開展在軌實驗，預(yù)期能夠產(chǎn)生一批具有國際影響的重大發(fā)現(xiàn)，揭示若干重要的科學(xué)規(guī)律，并同步推進(jìn)應(yīng)用和技術(shù)轉(zhuǎn)移，推動中國空間科學(xué)整體水平的提升。

作為一個全球性開放的平臺，中國空間站也將成為持有合作和開放態(tài)度的人類太空之家。早在2019年，中國載人航天工程辦公室和聯(lián)合國外層空間事務(wù)辦公室就聯(lián)合宣布了中國空間站科學(xué)實驗首批入選項目。如今，瑞士、波蘭、德國、意大利等17個國家的科學(xué)實驗項目被確定入選中國空間站。

小衛(wèi)星的“發(fā)射器”

除了組建太空實驗室之外，夢天實驗艙還有很多新本領(lǐng)。

夢天實驗艙配置有微小衛(wèi)星在軌釋放機(jī)構(gòu)，具備微小飛行器在軌釋放的能力。航天員只需在艙內(nèi)把立方星或微衛(wèi)星填裝到釋放機(jī)構(gòu)內(nèi)，釋放機(jī)構(gòu)即可搭乘載荷轉(zhuǎn)移機(jī)構(gòu)將小衛(wèi)星運(yùn)送至艙外。出艙后，機(jī)械臂抓取釋放機(jī)構(gòu)運(yùn)動到指定方向，像彈弓一樣把小衛(wèi)星彈射出去。這項新技術(shù)能滿足百公斤級微小飛行器或多個規(guī)格立方星的在軌釋放需求，讓微衛(wèi)星和立方星低成本進(jìn)入太空，進(jìn)一步增強(qiáng)空間站的綜合應(yīng)用效益。

夢天實驗艙和問天實驗艙一樣，配備了2套大型柔性太陽翼，單翼翼展長達(dá)27米，單套太陽翼展開面積達(dá)138平方米。設(shè)計團(tuán)隊首創(chuàng)“二次展開”技術(shù)，夢天實驗艙升空后，先部分展開太陽翼以滿足能量需求，對接完成后再全部展開。太空中的兩雙巨型“翅膀”，將為中國空間站打造最強(qiáng)勁的能量源泉，在空間站建成后為三艙組合體提供80%的能量。

據(jù)專家介紹，夢天實驗艙和問天實驗艙在資源艙均配置安裝了雙自由度對日定向系統(tǒng)，可以根據(jù)空間站在軌運(yùn)動姿態(tài)和太陽的角度，讓太陽翼繞著實驗艙軸和太陽翼軸進(jìn)行轉(zhuǎn)動，確保太陽光能夠垂直照射在電池片上，實現(xiàn)最高發(fā)電效率。