7月24日下午，隨著長(zhǎng)征五號(hào)B遙三運(yùn)載火箭沖上云霄，我國空間站建造階段首個(gè)實(shí)驗(yàn)艙，也是我國迄今為止發(fā)射的最重航天器——約23噸的問天實(shí)驗(yàn)艙發(fā)射升空。


問天實(shí)驗(yàn)艙艙體總長(zhǎng)17.9米，直徑4.2米，比天和核心艙更“強(qiáng)”更“壯”；還擁有三個(gè)“獨(dú)門神器”：航天員專用的出艙區(qū)——氣閘艙；操作更靈巧、精細(xì)的小機(jī)械臂；可以為整個(gè)空間站收集能量的柔性太陽翼。

　氣閘艙：航天員的專用出艙區(qū)

空間站任務(wù)開啟后，我國航天員已經(jīng)進(jìn)行了多次出艙活動(dòng)，天和核心艙上的出艙口名為“節(jié)點(diǎn)艙”，兼具航天器對(duì)接與停泊及航天員出艙多項(xiàng)功能，艙內(nèi)設(shè)備、管路和電纜較多。問天實(shí)驗(yàn)艙升空后，航天員今后出艙活動(dòng)就有了一個(gè)專用出艙區(qū)——氣閘艙。

據(jù)航天科技集團(tuán)五院空間站系統(tǒng)總體主任設(shè)計(jì)師張昊介紹，氣閘艙是一個(gè)內(nèi)圓外方的艙體，具有艙容更大、艙門更寬、艙內(nèi)更整潔等特點(diǎn)。未來，氣閘艙將成為整個(gè)空間站系統(tǒng)的主要出艙通道。

航天員在節(jié)點(diǎn)艙的出艙活動(dòng)空間大概是七八個(gè)立方米，氣閘艙可以達(dá)到十二三個(gè)立方米；氣閘艙比節(jié)點(diǎn)艙更加整潔，艙內(nèi)只配置了與出艙相關(guān)的設(shè)備，沒有其他管路電纜的羈絆；艙門直徑達(dá)1米，比節(jié)點(diǎn)艙艙門直徑大15厘米。

“航天員從這里進(jìn)進(jìn)出出，可以更舒展、更從容，還能攜帶大個(gè)頭的設(shè)備出艙工作，出艙能力大大提升。”張昊說。

問天實(shí)驗(yàn)艙共有22個(gè)標(biāo)準(zhǔn)載荷接口。未來十年，在空間站搭載的科學(xué)實(shí)驗(yàn)載荷，可以通過機(jī)械臂精準(zhǔn)“投送”到自己對(duì)應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)載荷接口位置，“即插即用”，可以不需要航天員出艙進(jìn)行人工操作。

小機(jī)械臂：“短小精悍”，可獨(dú)立完成艙外照料

與天和核心艙一樣，問天實(shí)驗(yàn)艙也搭載了一個(gè)機(jī)械臂。相比于核心艙配備的展開長(zhǎng)度達(dá)10米、最大承載質(zhì)量25噸的大機(jī)械臂，問天實(shí)驗(yàn)艙的機(jī)械臂要顯得更“短小精悍”。

張昊介紹，大機(jī)械臂手臂夠長(zhǎng)，轉(zhuǎn)移范圍更大，作業(yè)半徑近10米；力氣夠大，簡(jiǎn)直是一個(gè)“大力士”，可以抓住并轉(zhuǎn)移一個(gè)完整的航天器。

相比之下，問天實(shí)驗(yàn)艙的小機(jī)械臂長(zhǎng)度約5米，承載能力為3噸，但這個(gè)“小手”的設(shè)計(jì)目的就是抓握中小型設(shè)備，進(jìn)行更為精細(xì)化的操作。

比如，它可以在不需要航天員出艙的情況下，獨(dú)立完成艙外載荷的安裝、更換等照料操作，可以有效節(jié)省航天員在軌工作負(fù)荷。

大小機(jī)械臂還可以組合使用，組成約15米長(zhǎng)的組合臂，開展更多的艙外操作。“我們可以將大小機(jī)械臂視為人的兩只手，互相交接?xùn)|西，協(xié)作使用；也可以將兩只手臂攥在一起，形成一個(gè)更長(zhǎng)的機(jī)械臂，可以進(jìn)行覆蓋整個(gè)空間站表面的一些操作和爬行需求。”張昊說。

柔性太陽翼：是目前國內(nèi)最長(zhǎng)最大的一個(gè)

問天實(shí)驗(yàn)艙所攜帶的太陽翼，是目前國內(nèi)最長(zhǎng)最大的柔性太陽翼，刷新了我國航天器在軌使用太陽帆板的紀(jì)錄。

據(jù)張昊介紹，問天實(shí)驗(yàn)艙太陽翼單翼展開陣面加上一些安裝結(jié)構(gòu)，長(zhǎng)度接近28米，兩個(gè)太陽翼全部展開將近56米，比空間站三個(gè)艙組合在一起的艙體尺寸還要大，且一個(gè)太陽翼陣面面積可達(dá)100多平方米，將有效收集更多的太陽能，為空間站運(yùn)行提供充足的能源。

“這么大的太陽翼單翼發(fā)電功率9千瓦，雙翼可達(dá)18千瓦，日平均發(fā)電量超過430度。與核心艙交會(huì)對(duì)接完成后，可以滿足整個(gè)空間站的用電需求。”張昊說。

問天實(shí)驗(yàn)艙的太陽翼面積大、柔性也大。航天科技集團(tuán)五院?jiǎn)柼鞂?shí)驗(yàn)艙GNC分系統(tǒng)副主任設(shè)計(jì)師宋曉光說，這個(gè)太陽翼只比衣服硬一點(diǎn)，而且采用了雙軸控制，在艙體姿態(tài)不做調(diào)整的情況下，就能隨時(shí)調(diào)整朝向。

空間站在軌建造完成后，天和核心艙的一個(gè)太陽帆板將轉(zhuǎn)移到問天實(shí)驗(yàn)艙資源艙的尾部，屆時(shí)，問天實(shí)驗(yàn)艙將成為名副其實(shí)的“主發(fā)電站”，為組合體源源不斷地供電送能。