梦工厂(一问到底丨梦天实验舱何以成为天宫“梦工厂”？)

Posted 2023-05-30

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梦工厂(一问到底丨梦天实验舱何以成为天宫“梦工厂”？)

梦天实验舱是我国空间站的第三个舱段，也是第二个科学实验舱，可以支持空间站开展更大规模的空间研究实验和新技术试验。和空间站首个实验舱段问天舱相比，梦天实验舱有何特殊之处？未来可以开展哪些科学实验？梦天舱有一项独门绝技，那就是可以在空间站发卫星，这项绝技是如何练成的？梦天舱又为何被称作天宫“梦工厂”？我们来一问到底。

梦天舱长啥样和问天舱有何异同？

先来看看梦天舱究竟长啥样，和问天舱有何相同和不同之处呢？

梦天实验舱是中国空间站三大舱段中的最后一个舱段，它的长是17.88米，最大直径是4.2米，重量约23吨。作为中国空间站的第二个实验舱段，它的大小、直径、重量与问天实验舱相当。

梦天实验舱主要由四部分组成，分别是工作舱、货物气闸舱、载荷舱，还有资源舱。

由于梦天实验舱的定位是航天员工作的地方，因此，与问天实验舱最大的不同，就是这里没有睡眠区和卫生区。舱内左右两边各有一排柜子，这些就是梦天实验舱的科学实验机柜。包括超冷原子物理实验柜、高精度时频实验柜、高温材料科学实验柜、流体物理实验柜、两相系统实验柜、燃烧科学实验柜、在线维修装调操作柜等等。未来，航天员或者载荷专家会在这里开展一系列的科学实验。

再往前，过了眼前这道门，就将通往梦天实验舱的货物气闸舱和载荷舱。看到这里，您可能会有疑问，为什么工作舱舱门是与两个舱相连呢？这两个部分最特别的地方，就在于它们采用了“双舱嵌套”方式，也就是在载荷舱内部，包含了货物气闸舱。

接下来，再后面，就是梦天实验舱的资源舱。这里有发动机、推进剂，主要为梦天实验舱提供动力。资源舱后端的这对“翅膀”，是梦天实验舱的大型柔性太阳翼，制造材料与核心舱、问天舱的太阳翼相同，面积也和问天舱太阳翼一致，展开后单侧太阳翼长约23米，面积约138平方米。

四舱组合——梦天实验舱的独特构成

不设睡眠区、卫生区，梦天舱可以说是中国空间站的专职工作室，而且它还是唯一一个采用了四舱组合的空间站舱体。那与问天舱的三舱组合体相比，梦天多了哪个舱？又为何要采取独特的“舱中舱”设计呢？

从外观上看，梦天和问天两个实验舱“长得很像”，在工作舱与资源舱中间舱段部分，问天实验舱还有一个方形舱段，这是为航天员出舱设计的气闸舱。而在梦天实验舱的相同位置，则是一个圆柱形舱体，这是梦天实验舱上最独特的设计“舱中舱”。

中国航天科技集团八院主任设计师樊萍：我们梦天实验舱在发射入轨的时候，大家都只能看见三舱，实际上它是一个“舱中舱”的结构，我们有一个货物气闸舱是隐藏在载荷舱里面的，我们也把它形象地称为一个“套娃”。

在太空做“套娃”其实就是将气闸舱与载荷舱相结合，这个巧妙的设计能进一步提升整舱刚度，起到有效承载。

梦天气闸舱有何特殊作用？

同为空间站的实验舱，梦天舱与问天舱全都配备有气闸舱。但是和问天舱不同的是，梦天舱的气闸舱并不是用来负责航天员进出的。那它的作用又是什么呢？

梦天实验舱的气闸舱，是一个专供货物进出的重要枢纽。更形象地来说，如果将问天实验舱的气闸舱比作“国际机场”，那么梦天实验舱的气闸舱就像是一座“国际货运港口”，承担着空间站货物、载荷等进出舱的任务。

如何实现载荷自动进出舱，主要是靠载荷舱上的自动门和转移机构。自动门可以通过多次的开关，打通和关闭梦天实验舱与太空的通道。再由货物气闸舱上面配备的一套载荷转移机构，将载荷送出与回收，完成实验设备的更替。

搭载更多实验柜梦天舱将开展哪些科学实验？

作为我国空间站的第二个实验舱段，以及空间站专职工作室，梦天舱最主要的任务当然是开展科学实验。因此它也被称作天宫“梦工厂”。那梦天舱究竟搭载了哪些实验设备？又将开展哪些特殊的太空实验呢？

中国科学院空间应用中心研究员集成技术中心副主任张璐：我们整个梦天舱的规模要大得多，包括流体、两相、燃烧这么一大块一个领域，然后基础物理材料科学，还有公共支持等等7种8个实验柜，因为柜子会比较多，所以它能够开展的实验类型和种类也会比原来的前面两舱要更多一些、更广一些。

据介绍，科学实验柜高约1.8米，宽约1.1米，每个实验柜都相当于一个小型的太空实验室，可以支持一个或多个方向的空间科学与应用研究。

此外，在梦天实验舱，还配备有占据了两个实验柜的高精度时频实验系统，它通过不同特性原子钟组合，在空间站构建超高精度时间频率产生和运行系统，可以支持相对论、引力物理等基础前沿研究及全球重力位测量等应用研究。

空间站上发卫星梦天舱是如何做到的？

专家告诉我们，梦天舱还有一项独门绝技，就是可以将微小飞行器送入太空，也就是说它可以在空间站上发卫星。这又是如何做到的呢？

梦天实验舱配置的微小飞行器在轨释放机构，能够满足百公斤级微小飞行器或者多个规格立方星的在轨释放需求，解决微卫星和立方星低成本进入太空的问题，进一步增强了空间站的综合应用效益。

中国航天科技集团八院主任设计师樊萍：在轨发射卫星，其实它的前部分的流程就跟我们载荷出舱的流程是一样的。比较特别的是我们把小卫星装在微小卫星释放机构里面，把它当做整体，好比一个载荷送出舱，然后机械臂把整个的释放机构抓在对准想要发射的方向，有个弹簧机构就可以把卫星弹射出去。

这是中国空间站首次搭载微小飞行器在轨释放机构，相较于现在的火箭发射微小卫星，从空间站释放微小卫星不仅经济性更好，还可以实现卫星的快速入轨。

获取更多阳光太阳翼如何成为太空向日葵？

随着梦天实验舱的到来，中国空间站将开展更多的科学实验，空间站载荷供电需求也成倍增加。因此就需要两大实验舱的太阳能帆板能够随时朝向太阳，获得最多的光照。太阳翼如何能化身太空向日葵，永远向着太阳呢？

为了让柔性太阳电池翼在长达10年以上的太空工作期间，能量供给始终保持最佳状态，对日定向驱动机构发挥着重要作用。它可以带动太阳翼转动，从而确保太阳翼像“向日葵”一样，始终正面朝向太阳。

年内还将实施天舟五号和神舟十五号发射

太空浩瀚，征程漫漫，中国航天人奋楫星海的脚步从未停歇。梦天实验舱后续实现交会对接和转位后，我国空间站就将完成“T”字基本构型在轨组装。年内，还将实施天舟五号货运飞船和神舟十五号载人飞船发射任务。其中，神舟十五号载人飞船飞行乘组也是由3名航天员组成，这3名航天员将在轨和神舟十四号的航天员完成轮换以后，在轨工作和生活6个月。

从仰望星空到遨游苍穹，中国人在逐梦九天的路上，奋力前行，中华民族的飞天之梦也将飞得更高更远。