7月24日14：22：22

“问天”实验舱

从海南文昌航天发射场发射

踏上“问天”之旅

升空瞬间

本次任务有何看点？

记者了解到，作为中国空间站的首个实验舱，也是国家太空实验室的重要组成部分，“问天”实验舱肩负重任。它将开展植物、动物、微生物细胞等多项生命科学实验，为我国开展系列化长期空间科学研究提供更大平台。

中国空间站即将迎来首个实验舱

这是中国空间站首次在有航天员的状态下迎接航天器来访，也是中国空间站迎来的首个实验舱。

中国载人航天工程空间站系统总指挥王翔此前向记者介绍，中国空间站基本构型有三个舱段，包括“天和”核心舱、“问天”实验舱和“梦天”实验舱。空间站整体呈T字构型，核心舱居中，两个实验舱分别连接于两侧。

2021年4月29日，随着“天和”核心舱发射成功，承载着亿万国人梦想的中国空间站，在轨组装建造全面展开。“天上宫阙”也不再是古人对遥不可及的宇宙的神话猜想。自从今年6月5日上午神舟十四号载人飞船成功将陈冬、刘洋、蔡旭哲三名航天员送入太空并进驻“天和”核心舱以来，神舟十四号飞行乘组已经在轨驻留一个多月了。

按照计划，“问天”实验舱发射后，将与中国空间站进行对接。“问天”实验舱将与“天和”核心舱完成汇合形成“一”字型组合体。

“问天”实验舱重量超过23吨，长度达到17.9米，它是我国现阶段最大的空间站单体舱段。23吨的“问天”实验舱与40多吨的空间站组合体，将是我国目前最大吨位的两个航天器之间的交会对接，也是我国空间站第一次在有人的状态下进行交会对接。

可进行空间生命科学研究，未来将在这里开“天宫”课堂

“问天”实验舱由工作舱、气闸舱和资源舱三舱构成，其主要任务是支持密封舱内应用和舱外试验，备份核心舱部分平台管理功能，存储货物。与此同时，它支持航天员出舱活动，并配置小机械臂。 

在太空开展科学实验是中国空间站的主要使命。中国空间站舱内可以部署25台科学实验柜，每台实验柜都是一个小型的太空实验室，可以支持开展单学科或多学科交叉的空间科学实验，整体达到国际先进水平。

“问天”实验舱内的实验柜比“天和”核心舱更多，工作舱内搭载了8个实验柜机位，这些机柜是“问天”实验舱最重要的载荷之一。另外，实验舱内部署了生命生态实验柜、生物技术实验柜等4个科学实验柜，主要面向空间生命科学研究，支持航天员在太空中开展多种类植物、动物、微生物等在空间条件下的生长、发育、遗传、衰老等响应机理研究。“问天”实验舱的加入，将大大增强中国空间站作为国家太空实验室的功能。 

记者了解到，“问天”实验舱就位后，神舟十四号乘组将在这个“新教室”为大家带来新一轮的太空授课。

此外，“问天”实验舱配置了与核心舱一样的航天员生活设施，将来可以与核心舱一起，接受两艘载人飞船轮换期间6名航天员的生活。若“天和”核心舱出现故障，“问天”实验舱可以作为备份舱段对空间站进行控制。

据悉，我国还将在今年10月发射“梦天”实验舱，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。

发射时间“5个2”，是科学测算的结果

北京时间14:22:22，“问天”实验舱发射。

“下午两点，22分，22秒，有5个2，这是巧合吗？还是故意选择的？”当“问天”实验舱发射时间公布后，网友好奇追问。答案是：发射时间窗口是经过科学测算而来，5个2，纯属巧合。

全国空间探测技术首席科学传播专家庞之浩介绍说，航天器的发射有一个最佳窗口期，这由多个因素来决定。“要根据天体运行轨道条件、航天器的轨道要求、航天器的工作条件要求和地面跟踪测控通信、气象要求等，建立一个数学模型、输入相关数据，再经过精心计算推导出来。”

庞之浩解释说，“问天”实验舱的最佳发射窗口，最主要考虑的是它与“天和”核心舱的交会对接。“地面发射，要选对时间节点，在最省时最省燃料时候，完成‘太空之吻’。” 具体而言，地面发射时，要充分考虑到地面风雨雷电的情况等。当天，海南文昌地面风3米/秒，天气晴好的，不用担心风雨雷电。同时，海浪也不高，符合测量船所在位置海浪浪高不能超过三四米的要求。

陕西航天科技提供全系列液体动力，助推问天实验舱发射奏捷

航天科技集团六院为此次发射用火箭提供了2台50吨级氢氧发动机组成的芯一级动力和8台120吨级液氧煤油发动机组成的助推器等全部火箭动力系统，为空间站“问天”实验舱提供了36台用于轨道控制和姿态控制的姿轨控发动机及其他动力系统配套产品。

随着本次发射任务的圆满成功，中国首个空间站，将迎来国际在轨空间站最长舱位段的单体载人航天器。在空间站建设已完成的8次任务中，六院提供所有动力，均表现完美。

鼓足力气，送最大航天器上太空

相比较于“天和”核心舱，“问天”实验舱是目前为止，太空中体积最大、长度最长的单体航天器，比“天和”核心舱还要长出1.3米，足足有6层楼房的高度。作为中国首个空间站“天宫”的重要组成部分，“问天”实验舱主要用于空间生命科学研究，将有力推动生命生态、生物技术和变重力科学等重大前沿科技突破，意义重大、使命光荣。

2021年4月29日，长征五号B遥二运载火箭成功将空间站“天和”核心舱送入预定轨道，中国空间站在轨组装建造全面展开。经历了两次重大任务的洗礼与考验，这一次长征五号B将把我国空间站的第二个舱段——“问天”实验舱送入太空。

11所试验队成员结合结合7次已执行任务和本次已完成测试内容开展参数包络再识别，充分发挥液氧煤油发动机研制队伍前后方联动优势，建立参数判读包络，数据横纵对比有依据。同时，开展了强吹适应性专题分析，围绕最低发射条件参数判读预案和推迟发射逆流程预案开展专题分析，为零窗口发射提供了坚实的保障。

11所（京）试验队员先后完成测试设备的检查、单元测试、分系统测试、总检测试及发射日当天的配合工作。过程中需要对各个环节的测试数据进行分析判读，对一些涉及发动机的关键操作进行状态确认。充分做到了产品优中选优，判读慎之又慎，进一步提升了氢氧发动机可靠性。

801所承担了此次“问天”实验舱推进分系统研制工作，系统基本配置包含4台490N变轨发动机、24台150N和8台120N姿控发动机、4个400L贮箱、4个40L复合材料高压气瓶、系统控制和参数采集电子单机、推进系统管路及热控系统。同时，为满足“问天”实验舱15年在轨长寿命要求，“问天”实验舱在推进系统气、液路管路采用交叉供应方案以及新型双密封结构形式，实现可靠输送，通过进一步识别风险，开展试验，验证贮箱贮存推进剂长期在轨的安全性，确保变轨发动机装舱产品可靠。

千锤百炼，成功并非一蹴而就

11所主任设计师李妙婷深切地感受到：身为试验队一员，全力保障发动机质量是发射成功的前提条件，在大家的共同努力协作下，试验队每个岗位、每位队员各司其职，确保每个环节、每项操作、每次判读，都要做到一次成功，全部正确，做到“三个精心”和“一个确保”，才能保证在空间站建造每次重大飞行发射任务中，做到过程完美，结果圆满。

据11所（京）型号副总师何昆介绍，本次发射需要精准控制发射时间，也就是“零窗口发射”，才能抓住与“天和”核心舱的最佳对接时机。此外，还要做到“一级精准入轨”。作为目前中国航天唯一一个能够实现地面起飞后直接精准入轨的动力产品，大推力氢氧发动机对推力变化进行精准控制，将空间站三个舱段准确送入预定轨道，这对于发动机推力变化的精准预测和一致性分析提出了更高要求。

“在这次‘问天’实验舱发射准备过程中，试验队全体成员严格落实高空加注要求，改进加注系统设计，减少加注过程泄漏的风险点，并组织开展多轮岗位演练及推演，严格落实加注过程的控制措施，强化操作监督和检验确认，以‘三不两准’（不发生质量事故、不发生安全事故、不泄漏一滴推进剂，准时准确完成加注）的标准，圆满完成‘问天’实验舱推进剂加注工作。”801所载人推进系统部部长顾帅华自信满满地说。

中继终端，为问天实验舱搭建“太空天路”

此次成功发射的问天实验舱在进入太空后，由西安分院研制的中继终端在第一时间开机。随后，中继终端与天链中继卫星实现“太空握手”建立星间链路，从而搭建了从问天实验舱到中继卫星再到地面的“太空天路”。

地面测控人员将以天基测控体制为主，对问天实验舱实施在轨飞行控制，通过地面遥测遥控方式，对飞船姿态进行控制，并与地面建立通信联系，实现对问天实验舱的“远程驾驶”。

问天实验舱在进入预定轨道后，将与已经在轨运行的空间站天和核心舱在太空进行交会对接。

通过中继终端建立的天基测控通信系统建成之后，将地面对问天实验舱以及空间站的测控覆盖率提高至接近100%，确保问天实验舱保持着与地面的实时通信。

天线网络，联通天地的信号转发器

西安分院为问天实验舱研制的天线网络通过提供专门的测控与通信信号传输通道，为问天实验舱与地面建立高速、畅通无阻的指挥和反馈信息通道，确保任务顺利完成。

天线网络是属于测控与通信分系统中连接应答机和天线的关键产品，就是飞船上一个小型信号转发器。当问天实验舱接收到地面的通信信号或测控指令信号时，天线网络会将其进行分类、分通道传输到应答机。反之，也会把来自应答机不同通道的各类信号汇总后送往对地天线，通过天线发出后送达地面。

问天实验舱将以天基测控为主实施在轨飞行控制，天线网络将主要完成实验舱测控指令信号的上传和下达，问天实验舱将开展在轨驻留的空间应用和新技术试验等在轨任务，需要确保各项操作指令实时准确，天线网络产品的高可靠性将成为该任务的重要保障之一。

实验舱的“智慧大脑”

西安分院在问天实验舱中还承担了仪表计算机应用软件的研制任务。当问天实验舱仪表计算机开机后，实验舱仪表计算机应用软件就正式开始自主运行。仪表计算机应用软件作为问天实验舱仪表的“智慧大脑”，是实验舱仪表数据处理中枢系统，承担着实验舱仪表与照明分系统内部和外部数据信息处理的功能。

问天实验舱仪表计算机应用软件功能复杂，属于基于操作系统的多任务和实时性要求高的应用软件。西安分院仪表计算机应用软件负责人张赤萍介绍说：“和以往载人航天工程任务相比不同的是，此次仪表计算机应用软件在继承空间站天和核心舱功能不变的基础上，增加了与空间站天和核心舱的数据交互。这样问天实验舱与空间站天和核心舱两舱交互数据，数据量便会大大增加，我们团队圆满解决了这个问题。”

中国空间站建设任务正在紧锣密鼓地进行，也一步步地向我们展示着新的发展图景。西安分院为空间站各飞行器研制的中继终端、天线网络以及仪表计算机应用软件，持续发挥着作用，为我国空间站的稳定运行持续贡献着力量。

加油，中国航天！