據(jù)中國載人航天工程辦公室消息，北京時(shí)間2022年10月31日15時(shí)37分，搭載空間站夢天實(shí)驗(yàn)艙的長征五號B遙四運(yùn)載火箭，在我國文昌航天發(fā)射場準(zhǔn)時(shí)點(diǎn)火發(fā)射，約8分鐘后，夢天實(shí)驗(yàn)艙與火箭成功分離并準(zhǔn)確進(jìn)入預(yù)定軌道，發(fā)射任務(wù)取得圓滿成功。

圖片來源：人民日報(bào)、中國載人航天

本次發(fā)射，意味著天宮空間站建設(shè)進(jìn)入最后的收官階段。三個(gè)關(guān)鍵問題，帶你了解中國航天這次“夢天”發(fā)射。

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“夢天”和“問天”有什么區(qū)別？

天宮空間站是中國載人航天自1992年起步以來連續(xù)發(fā)展30年的成果，它意味著中國將擁有一個(gè)航天員長期駐留的空間站平臺。這里能提供長時(shí)間的微重力環(huán)境，免于絕大部分地球大氣層的干擾，是一個(gè)獨(dú)一無二的“太空實(shí)驗(yàn)室”，進(jìn)行各類科學(xué)研究。而從最長遠(yuǎn)的目標(biāo)來看，人類要離開地球這個(gè)“搖籃”，大型空間站也是必備的“太空之家”。

實(shí)驗(yàn)艙和模塊化設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)柜，是“太空實(shí)驗(yàn)室”的靈魂。圖片來源：中國載人航天

它有三個(gè)最核心的構(gòu)成：“天和”核心艙、“問天”實(shí)驗(yàn)艙、“夢天”實(shí)驗(yàn)艙。核心艙是航天員們主要工作與生活的地方，也是整個(gè)空間站的控制中心。而兩個(gè)實(shí)驗(yàn)艙，則主要負(fù)責(zé)完成復(fù)雜的空間科學(xué)實(shí)驗(yàn)，它們共攜帶了25個(gè)大型的實(shí)驗(yàn)柜。簡而言之，只有實(shí)驗(yàn)艙的存在，才能讓天宮空間站孕育出各類太空科技產(chǎn)出，從而反哺我國相關(guān)行業(yè)的發(fā)展。

兩個(gè)實(shí)驗(yàn)艙也有各自的分工。其中“問天”可看作是核心艙的備份，具備空間站統(tǒng)一管理和控制能力，帶有航天員生命維持系統(tǒng)，也可用于航天員出艙行走，同時(shí)主要負(fù)責(zé)生命科學(xué)類實(shí)驗(yàn)。

龐大的“夢天”實(shí)驗(yàn)艙出廠前場景。圖片來源：央視

而“夢天”則專注于各類微重力科學(xué)的研究，它帶有外部實(shí)驗(yàn)平臺和小型機(jī)械臂，自身的實(shí)驗(yàn)載荷氣閘艙能實(shí)現(xiàn)大型實(shí)驗(yàn)設(shè)備的“出艙行走”，在飛船外部進(jìn)行太空輻射和空間物理等方面的研究。一方面，“夢天”是個(gè)專業(yè)純粹的微重力科學(xué)實(shí)驗(yàn)室；另一方面，它也是個(gè)獨(dú)特的太空載荷布置平臺，從這里布置衛(wèi)星到空間站附近軌道，僅是“咫尺之遙”。

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“夢天”的“發(fā)”、“接”、“轉(zhuǎn)”

太空之旅怎么完成？

“夢天”是個(gè)長17.9米、直徑4.2米、重約20噸的龐然大物。要把它送入太空，必須依靠中國航天現(xiàn)有最強(qiáng)力的“太空起重機(jī)”長征五號B火箭。相比長征五號火箭，它移除了約11.5米長的芯二級，是一個(gè)典型的“一級半（芯一級+助推器）”構(gòu)型，然后使用了更大更長的整流罩（長 20.5米、直徑5.2米），用以保護(hù)更大的天宮空間站各艙段，是個(gè)不折不扣的“大力士”。2020年5月5日長征五號B火箭首次發(fā)射成功后，也正式標(biāo)志著天宮空間站建設(shè)最需要的得力工具準(zhǔn)備完畢。后續(xù)的三大艙段，都由它送入太空。

長征五號基本型和B型運(yùn)載火箭對比圖。圖片來源：Memorian-QN

進(jìn)入太空后，實(shí)驗(yàn)艙就要跟蹤天宮空間站并準(zhǔn)確交會對接。一方面，火箭發(fā)射窗口必須抓穩(wěn)，才能讓二者的軌跡更容易重合；另一方面，“夢天”實(shí)驗(yàn)艙和天宮空間站都需要進(jìn)行復(fù)雜的軌道和姿態(tài)控制，讓二者處在最完美的姿態(tài)，在太空中準(zhǔn)確對接。它們分別是20噸級和60噸級的大家伙，要在高速運(yùn)動(dòng)下做到分毫不差的對接，難度可想而知。

在對接到核心艙后，“夢天”還需要讓出對接口、在太空中旋轉(zhuǎn)90度，實(shí)現(xiàn)與“問天”實(shí)驗(yàn)艙的對稱分布，這個(gè)過程需要復(fù)雜的機(jī)械臂系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)節(jié)。

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“夢天”發(fā)射后，

天宮空間站何時(shí)完工？

“夢天”實(shí)驗(yàn)艙的發(fā)射，標(biāo)志著天宮空間站建設(shè)所需的全部重要艙段都集合完畢。在未來幾個(gè)月內(nèi)，距離最后的全面建成，還需要幾個(gè)重要步驟。

天宮空間站的最終形態(tài)。圖片來源：中國載人航天

1. 在未來進(jìn)行“夢天”實(shí)驗(yàn)艙的位置轉(zhuǎn)移后，天宮空間站的“T字型”核心結(jié)構(gòu)將正式完成；

2. 航天員需要全面測試“夢天”實(shí)驗(yàn)艙的實(shí)際運(yùn)營狀態(tài)，進(jìn)行出艙作業(yè)，完成一些外部設(shè)備的安裝組建；

3. 進(jìn)行新一批貨運(yùn)飛船補(bǔ)給，包括實(shí)驗(yàn)設(shè)備、科研材料、生活物資和加注燃料等；

4.進(jìn)行航天員的輪換，正式實(shí)現(xiàn)空間站常態(tài)化運(yùn)營。

尤其是最后一步，將是中國航天的“高光時(shí)刻”。目前，三名航天員陳冬、劉洋、蔡旭哲已經(jīng)在天宮中迎接“夢天”。他們是中國載人航天史上具有里程碑意義的一組航天員：一方面，他們都是新一代（第二批）航天員，是歷史上首次全“新人”組合；另一方面，他們已能身兼重任，完成了天宮空間站的最核心建設(shè)任務(wù)。

在他們?nèi)蝿?wù)結(jié)束之前，神舟十五號的3名航天員也將抵達(dá)天宮空間站，屆時(shí)將會出現(xiàn)6名航天員同時(shí)在軌的壯觀場景，天宮空間站也將達(dá)到重量和體積的最大時(shí)刻。

蔡旭哲，陳冬，劉洋。圖片來源：中國載人航天

夢天實(shí)驗(yàn)艙的發(fā)射成功，標(biāo)志中國空間站三艙“T”字的基本構(gòu)型完成。中國空間站就像拼積木一樣，一步步組裝建造，接下來，我們還需拭目以待！

出品｜科普中國

作者｜太空精釀

監(jiān)制｜中國科普博覽

選送單位：中國科學(xué)院計(jì)算機(jī)信息網(wǎng)絡(luò)中心

責(zé)編：崔瀛昊、楊雅萍

本文封面圖片及文內(nèi)圖片來自版權(quán)圖庫

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