【曬曬咱的國之重器35】問天實驗艙：探索太空奧妙的“全能型”實驗室
2022年7月24日，中國人的太空家園首次在有航天員在軌駐留的狀態下迎來航天器的到訪。
那天，中國空間站問天實驗艙“搭乘”長征五號B遙三運載火箭一飛沖天，準確進入預定軌道。隨后成功對接于天和核心艙組合體前向端口。
這可是一個發射重量達到23噸的“大家伙”。“這塊頭和分量，相當于北京地鐵13號線列車的一節車廂。”航天科技集團五院問天實驗艙總體系統主任設計師張嶠為它精準畫像。
的確，它是全世界現役在軌最重的單艙主動飛行器。包括工作艙、氣閘艙和資源艙三大艙段，總長17.9米，直徑4.2米。
可別看它塊頭大，這個“大家伙”可是一位集平臺功能與試驗載荷功能于一身的靈動的“全能型”選手。
論平臺功能，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。張嶠說：“這就好比天和核心艙‘想休息’了，問天實驗艙能立刻頂上，‘帶你一起飛’！”
論試驗載荷功能，問天實驗艙裝載了多個實驗機柜與艙外載荷適配器，把一個個大型科學實驗室搬到了太空。由于空間站能夠提供長期的微重力、輻射等特殊研究環境，科學家或將發現在地球上被重力掩蓋的物質本質規律。而且有“快遞小哥”天舟貨運飛船在天地間往返運輸，以后，中國人能在太空開展大規模空間科學實驗了！
但太空中的科學實驗室可真不一般。作為中國空間站第二艙段的首個科學實驗艙，問天實驗艙內有多個寬約1米、高1.8米、深0.8米的科學實驗柜，包括生命生態實驗柜、生物技術實驗柜、變重力科學實驗柜，還有科學手套箱、低溫存儲柜等。
每一個科學實驗柜就是一個綜合實驗室。“就相當于把地面上數十平方米實驗室的實驗設備高度集成到一個2立方米的實驗柜空間里。”載人航天工程空間應用系統副總設計師、中國科學院空間應用中心集成技術中心主任王珂說。
“未來，問天實驗艙將以生命科學和生物技術研究為主，在空間生命科學與生物技術、微重力物理科學、空間材料科學、空間新技術與應用試驗等領域開展研究，探索未知。”載人航天工程空間應用系統副總設計師、中國科學院空間應用中心研究員呂從民告訴記者。
問天實驗艙里還有一個“更衣間”，在外方內圓、空間大且性能優越的氣閘艙。有了它，航天員在作出艙準備和艙外返回時將更加從容、舒展。未來，這里將成為整個空間站系統的主要出艙通道。
與天和核心艙相似，問天實驗艙外也搭載了一個機械臂。這個機械臂小巧且精度高，方便進行精細操作，它還可以與核心艙大機械臂形成組合臂，開展更多艙外操作。
“屆時，組合臂能夠在空間站的天和、問天、夢天三艙組合體之間爬行，‘機甲戰士’控制的艙外范圍更大了。”張嶠透露，未來10年，在空間站搭載的科學實驗載荷將通過機械臂精準投送到對應的標準載荷接口位置，這樣，就實現了“即插即用，不再需要航天員出艙進行人工操作”。
“全能型”的問天實驗艙還有一個新使命——“太空新教室”，新的太空授課將在這里進行。
按照任務時間表，中國空間站的另一個20噸級的航天器——夢天實驗艙將在今年10月擇機發射。到那時，天和核心艙、問天實驗艙、夢天實驗艙三艙將形成“T”字基本構型，中國空間站在軌建造將最終完成。
更加令人期待的是，今年年底神舟十四號、十五號航天員乘組的首次“太空會師”。那一刻，屬于中國人的溫馨舒適、安全高效、前沿尖端的太空家園將帶給我們更多振奮與感動。
(本報記者 張亞雄)