天目特稿丨“梦天”逐梦苍穹 中国载人航天如何拥抱全球？

北京时间2022年10月31日15时37分，搭载空间站梦天实验舱的长征五号B遥四运载火箭，在我国文昌航天发射场准时点火发射，约8分钟后，梦天实验舱与火箭成功分离并准确进入预定轨道，发射任务取得圆满成功。

梦天实验舱是中国空间站第三个舱段，也是第二个科学实验舱，起飞重量约23吨，主要用于开展空间科学与应用实验，参与空间站组合体管理，货物气闸舱可支持货物自动进出舱，为舱内外科学实验提供支持。

聚焦高价值在轨科研

搭建空间实验“梦工场”

天目新闻记者从文昌航天发射场现场了解到，梦天实验舱是中国天宫空间站三舱T字构型组合体的最后一个部分，由工作舱、货物气闸舱、载荷舱、资源舱四个舱段组成，舱体全长17.88米，直径4.2米，发射质量约23吨。

梦天实验舱舱段聚焦高价值的在轨科研，发射后将与天和核心舱实现对接、转位，完成空间站基本型的在轨建造、参与组合体功能融合及在轨控制，是天宫空间站得以实现空间科学实验工作的关键核心载体。

“根据空间站的总体规划，梦天实验舱功能有所侧重。”中国航天科技集团八院空间站系统副总师柏合民告诉天目新闻记者：“‘梦天’在轨的主要作用是开展空间科学实验，同时也作为航天员锻炼的场地，配置了航天员抗阻锻炼设备。”

据柏合民介绍，问天实验舱主要面向空间生命科学研究，梦天实验舱则主要面向微重力科学研究，配置了13个标准载荷机柜，配置了流体物理、材料科学、燃烧科学、基础物理以及航天技术试验等多学科方向的实验柜。

同时，为了最大化实现舱外试验支持能力，梦天舱舱外配置有37个载荷安装工位，可为各类科学实验载荷提供机、电、信息方面的能力支持，确保它们在太空环境下开展各类实验，堪称空间实验的“梦工场”。

提效扩能多措并举

四舱段各怀“独门绝技”

今夜，梦天实验舱将接轨天和核心舱，一栋属于中国人的独栋“太空别墅”即将建成。而作为加入“太空别墅”的新“房间”，梦天实验舱四个舱段“特长”各有不同。

记者了解到，四个舱段中，工作舱在最前端，通过对接机构实现与核心舱连接，是航天员工作与锻炼、放置实验机柜的舱段。

载荷舱、货物气闸舱则为嵌套构型。也就是说，货物气闸舱在载荷舱内部，分别连接于工作舱后端，货物气闸舱配置有载荷转移机构、外舱门等设备，是货物进出舱的专用通道，载荷舱配置有两个展开式暴露平台和一个固定式暴露平台，为载荷在轨工作提供机械接口。

“梦天实验舱对载荷有很强的支持能力，舱内配置有13个载荷机柜，舱外配置有37个标准载荷工位。载荷舱配置有2个展开式暴露平台和1个固定式暴露平台，最大限度地拓展了对载荷的支持能力。”中国航天科技集团八院空间站梦天实验舱总体副主任设计师孟瑶在接受天目新闻记者采访时说。

货物进出舱功能则是梦天实验舱的重要功能。“如果把问天实验舱的气闸舱比作是‘国际机场’的话，那么梦天实验舱的货物气闸舱就可以比作是我们国家的‘洋山港’。”孟瑶介绍，货物气闸舱配置有载荷转移机构，运送能力可以达到400kg，单次运送货物的包络可以到达1150mm×1200mm×900mm。配置的内舱门、外舱门实现了舱内环境和舱外环境的隔离，其中外舱门是我国首次在轨使用弧形滑移电动舱门。货物进出舱功能主要是通过航天员发送指令完成的，实现了“指尖上的物流”的能力。

同时，梦天实验舱还具备微小飞行器释放的能力，能够满足百公斤级飞行器或多个规格立方形的释放需求。

“通常情况下，微小卫星释放机构收纳在舱内，当需要执行释放小卫星任务时，航天员只要把小卫星安装在释放机构肚子里，再整体安装在载荷转移机构上，跟货物出舱流程一样，经气闸舱泄压后，把释放机构送到舱外。机械臂抓取小卫星释放机构，并运动转移到发射方向，收到地面发送的“释放”指令后，释放机构就会想弹弓一样，把小卫星弹射出去，实现在轨释放小卫星。”孟瑶说。

位于梦天实验舱最后端的是资源舱，是对日定向装置、柔性太阳电池翼、推进单机安装的舱段，据孟瑶介绍，梦天实验舱的太阳电池翼为柔性翼，展开后单翼阵面长达27米，面积138平方米，通过“三维七步”的方式实现展开。

“配置双自由度对日定向系统后，梦天实验舱可以根据空间站在轨运动姿态和太阳的角度，让太阳翼绕着实验舱轴和太阳电池翼轴进行转动，确保太阳光可以垂直照射在太阳电池片上，实现最高发电效率。”孟瑶解释道。

历经艰苦终成佳绩

中国载人航天拥抱全球

实际上，梦天实验舱原本是“巡天舱”，由工作舱、载荷舱和资源舱三舱组成，安装的载荷是中国最大最先进的巡天光学望远镜。

2014年春节时，梦天实验舱方案阶段工作接近尾声，却出现一个重大挑战。经过工程论证，搭载的巡天光学望远镜载荷要采用独立飞行器的方案，与空间站保持长期的共轨飞行。

“常规来说，论证一个新飞行器至少需要六个月的时间，但是只给了两个月时间，这是一场艰苦卓绝的战斗。”中国航天科技集团八院空间站梦天实验舱计划经理刘慧颖告诉天目新闻记者。

经过多次的头脑风暴，从理念和设计上创新，工作人员提出了“货物进出气闸”功能，给载荷舱开了两扇天窗，增加了货物气闸舱，安装了自动舱门，安装了可两级伸出，90°灵活转弯的载荷转移机构，可以实现货物的自动进出功能。

“这套载荷转移机构从构思到设计，时间非常紧，为此，设计部门组织了一次“华山论剑”活动，几个小组进行PK，从7个方案中选出了一个最优方案。”刘慧颖说。

正是每个人日复一日的努力，促成了本次发射任务的圆满成功。而现在，我国载人航天工程已经从独立发展迈入了全球合作新时代，将面向世界，拥抱全球——早在今年6月，中国载人航天工程办公室与联合国外空司联合发布首批中国空间站国际合作应用项目，来自17个国家，23个实体的9个项目入选。

“目前，瑞士、波兰、德国、意大利等17个国家的科学实验项目被确定入选中国空间站。梦想无垠，未来可期。”刘慧颖说，未来，中国空间站将是一个全球性开放的平台，是持有合作和开放态度的人类太空之家，可以创造出更多的世界级的科研成果，在构建外层空间人类命运共同体的进程中彰显中国智慧、发挥中国力量，作出中国贡献，“从无到有，从有到强，到更遥远的外太空，是我们的使命所在。”