圖為三艙基本構型的中國空間站結構示意圖。 　　中科院空間應用工程與技術中心供圖 　　資料來源：中國載人航天官方網站

　　三艙基本構型的中國空間站迎來最后一個艙段。北京時間10月31日15時37分，夢天實驗艙由長征五號B運載火箭在我國文昌航天發射場成功發射。

　　夢天實驗艙成功進入400公裡的預定軌道，與空間站組合體交會對接后，還需要按計劃實施轉位，屆時會與天和核心艙、問天實驗艙一起，形成三艙結構的“T”字基本構型空間站，向著建成空間站的目標邁出關鍵一步。

　　夢天實驗艙由工作艙、載荷艙、貨物氣閘艙和資源艙組成

　　夢天實驗艙是組成中國空間站基本構型的3個艙段之一，也是繼問天實驗艙之后的第二個科學實驗艙。它由工作艙、載荷艙、貨物氣閘艙和資源艙組成，艙體全長17.88米、直徑4.2米，起飛重量約23噸，主要用於開展空間科學與應用實驗。

　　由於空間站大量基礎設施建設都由天和核心艙與問天實驗艙承擔，夢天實驗艙工作艙不需要部署睡眠區、衛生間等生活設施，因而有充足的空間部署科學實驗設施，也稱得上是“空間站在軌科學實驗工作的核心載體”。

　　據負責夢天實驗艙抓總研制的中國航天科技集團八院專家介紹，夢天實驗艙原取名為“巡天”，計劃安裝我國最大、最先進的巡天光學望遠鏡。之后由於巡天光學望遠鏡採用了獨立飛行器方案，將與空間站保持長期共軌飛行，研制團隊從理念和設計上創新，又提出“貨物進出氣閘”功能，新研制了貨物氣閘艙，可支持貨物自動進出艙。

　　和問天實驗艙相比，夢天實驗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。夢天實驗艙貨物氣閘艙通過內部配置的一台載荷轉移機構，運送能力可達400公斤，單次運送貨物包絡可以達到1.15米×1.2米×0.9米。

　　為滿足將來更大尺寸、更大重量貨物的進出艙需求，夢天實驗艙貨物氣閘艙上還安裝了一款獨一無二的外艙門，寬度達1.2米，採用全自動弧形滑移設計，既便利貨物進出艙，也是隔離艙內與艙外空間環境的關鍵設備。航天員不用身穿艙外航天服，在艙內就可以完成載荷、貨物的艙外安裝操作。

　　中國航天科技集團八院專家介紹，以往開展艙外科學試驗時，需要航天員出艙，但這受到航天員出艙次數、載荷數量與大小的限制，航天員頻繁進行出艙活動也將面臨更復雜的安全考驗。隨著國家太空實驗室的建成，空間站進入常態化運營階段，將會開展較大規模的科學研究。夢天實驗艙貨物氣閘艙的應用，將為空間站后續更加高效、安全地開展各類艙外科學實驗提供強大支持，進一步提升我國空間站的科學應用能力。

　　先期攜帶8個科學實驗櫃，主要面向微重力科學研究

　　建設中國天宮空間站的主要目的，就是建成水平先進的國家太空實驗室，為科學服務，產出重大科技成果。夢天實驗艙具備強大的科學和應用能力，在3個艙段中具有最強的支持載荷能力。

　　空間站系統空間應用系統副總師、中科院空間應用中心研究員劉國寧介紹，問天實驗艙主要面向空間生命科學研究，夢天實驗艙則主要面向微重力科學研究。通過夢天實驗艙先期攜帶的8個科學實驗櫃，能夠在微重力基礎物理、空間材料科學、微重力流體物理與燃燒科學等方向開展相關的科學和應用研究，預期能夠做出具有國際水平的科學成果。目前，已在相關研究方向規劃安排了約40項在軌科學實驗項目。

　　據高溫材料科學實驗櫃科學實驗系統主任設計師、中科院上海硅酸鹽研究所研究員劉學超介紹，X射線透射成像實時觀察太空材料實驗，是高溫材料科學實驗櫃的一大特色，這是國際上第一次在空間站這樣的載人航天器中使用X射線實驗裝置，是一個具有歷史意義的科學裝置。

　　除了艙內科學實驗櫃之外，夢天實驗艙還配置有兩塊可在軌展開的暴露載荷實驗平台，進一步增強了空間站的載荷支持能力。

　　由“長五B”火箭護送入軌，與空間站組合體交會對接

　　將夢天實驗艙送入預定軌道的，仍是專為空間站建設而研制的長征五號B運載火箭。“長五B”的運載能力為我國現役火箭中最大，近地軌道運載能力達到25噸，是發射20噸以上空間站艙段的最佳選擇。尤其是它擁有目前我國最長最大的火箭整流罩，這個相當於“乘客”的“客艙”有著寬敞空間，為發射空間站艙段量身打造。

　　據中國航天科技集團火箭研究院專家介紹，夢天實驗艙是我國迄今為止發射的最重最大載荷，因此“長五B”整流罩根據夢天實驗艙的形狀、重量進行了定制化設計。例如，為了滿足夢天實驗艙上升段無線通信的需求，在火箭整流罩上專門設計了相應的透波口。

　　夢天實驗艙進入軌道后與空間站組合體實現精准交會對接，前提之一是火箭以更高的發射和飛行可靠性實現准點發射、准確入軌，這對“長五B”火箭提出了“零窗口”發射的要求。中國航天科技集團火箭研究院長征五號B運載火箭控制系統主任設計師蘇磊介紹，“長五B”火箭不僅具備“零窗口”發射能力，而且通過“起飛時間修正技術”，即便火箭沒能實現“零窗口”發射，隻要在2分30秒這個窗口范圍內發射出去，都能通過火箭控制系統自動計算偏差、精准修正軌道，保証入軌和交會對接。

　　“如果說問天實驗艙的交會對接是‘難’，那麼夢天實驗艙的交會對接是‘難上加難’。”中國航天科技集團五院502所空間站實驗艙主任設計師宋明超說，由於夢天實驗艙發射時太陽入射角度過大，不利於太陽翼發電，如果和空間站組合體不能在規定時間內完成交會對接，就需要中斷自主交會對接過程而緊急調整夢天實驗艙的姿態，既保証再次交會對接，又保証充足的發電能力。為此，技術團隊特別定制了交會對接任務故障預案，確保萬無一失。

　　中國空間站三大艙段都從文昌航天發射場飛向太空，使得文昌航天發射場贏得了中國空間站建造母港的美譽。作為我國新一代大推力運載火箭發射場，從2020年5月5日長征五號B火箭首飛至今，文昌航天發射場連續實施13次重大任務發射，將包括“天問一號”“嫦娥五號”和中國空間站3個艙段在內的多個航天器順利送入太空。

　　西昌衛星發射中心主任鄧洪勤說：“空間站建造任務百分之百成功發射要求極高，這一成就展現出文昌航天發射場日益重要的作用，也反映了我們航天發射能力的不斷提高。”

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