新華社 2022年07月26日
問天實驗艙與天和核心艙組合體在軌完成交會對接
據(jù)中國載人航天工程辦公室消息，問天實驗艙入軌后，順利完成狀態(tài)設(shè)置，于北京時間7月25日3時13分，成功對接于天和核心艙前向端口，整個交會對接過程歷時約13小時。
這是我國兩個20噸級航天器首次在軌實現(xiàn)交會對接，也是空間站有航天員在軌駐留期間首次進(jìn)行空間交會對接。
神舟十四號航天員乘組于7月25日10時03分成功開啟問天實驗艙艙門，順利進(jìn)入問天實驗艙。這是中國航天員首次在軌進(jìn)入科學(xué)實驗艙。
后續(xù)，將按計劃開展組合體姿態(tài)融合控制、小機(jī)械臂爬行和大小臂組合測試等在軌工作，并利用問天艙氣閘艙和小機(jī)械臂進(jìn)行航天員出艙活動。
太空空調(diào)
●核心是遍布各個位置的液冷系統(tǒng)
●將各種設(shè)備或試驗載荷產(chǎn)生的熱量收集并輻射到外太空
●可支持?jǐn)?shù)千瓦級以上試驗載荷的散熱
太空水處理
●太空尿液處理與水回收技術(shù)是公認(rèn)的技術(shù)難題，也是我國空間站建造的核心關(guān)鍵技術(shù)之一
●第二套環(huán)控生保尿處理子系統(tǒng)隨問天實驗艙發(fā)射上行后，在與天和核心艙完成對接后投入使用天地“實時在線”
●問天實驗艙升空后需要與地面保持聯(lián)系，且必須做到“實時在線”，這就需要航天測控通信
●該系統(tǒng)不僅智能化、可靠高，且從軟件到硬件、從基礎(chǔ)元器件到整機(jī)均全部實現(xiàn)國產(chǎn)化
揭秘
“問天”路上的三大航天科技
●在極冷極熱的太空環(huán)境中，“太空空調(diào)”必不可少
●太空尿液處理與水回收技術(shù)，解決太空用水難題
●太空與地面如何保持聯(lián)系，航天測控通信顯威力
7月25日凌晨，問天實驗艙與天和核心艙組合體成功在軌交會對接。此次飛行任務(wù)中，有哪些航天科技為問天實驗艙的問天之路保駕護(hù)航？
問天實驗艙為何能“四季如春”？
航天器在軌時，沒有了大氣層的保護(hù)，在太陽照射的情況下，表面溫度可達(dá)100攝氏度以上，而沒有陽光時，溫度會降到零下100攝氏度以下。
問天實驗艙作為我國目前最重、尺寸最大的單體飛行器，在極冷極熱的太空環(huán)境中，想要保證艙內(nèi)各種設(shè)備始終處于20多攝氏度的舒適環(huán)境，就要靠航天科技集團(tuán)五院空間站問天實驗艙熱控團(tuán)隊研制的“太空空調(diào)”。
“太空空調(diào)”的核心是遍布各個位置的液冷系統(tǒng)，航天科技集團(tuán)五院問天實驗艙流體回路負(fù)責(zé)人王德偉介紹，團(tuán)隊為問天實驗艙研制了三套液冷系統(tǒng)，將各種設(shè)備或試驗載荷產(chǎn)生的熱量收集并輻射到外太空，可支持?jǐn)?shù)千瓦級以上試驗載荷的散熱，其中一套是專門為艙外試驗載荷進(jìn)行溫度保障的散熱回路。
同時，航天科技集團(tuán)五院的研制人員開發(fā)了大尺寸、高效界面導(dǎo)熱材料，兼顧了艙外載荷維修和導(dǎo)熱的雙重目的。
在“太空空調(diào)”的研制中，為滿足部分特殊設(shè)備的溫度控制要求，許多新科技紛紛登場，如艙外設(shè)備上使用的太陽反射率超過90%的“白色外衣”、石墨烯導(dǎo)熱索技術(shù)等。
問天實驗艙怎樣保障用水？
一直以來，太空尿液處理與水回收技術(shù)是公認(rèn)的技術(shù)難題，也是我國空間站建造的核心關(guān)鍵技術(shù)之一。
由航天科工集團(tuán)二院206所研制的第二套環(huán)控生保尿處理子系統(tǒng)隨問天艙發(fā)射上行后，在與天和核心艙完成對接后投入使用，后續(xù)按照總體規(guī)劃，航天員乘組將對該套尿處理子系統(tǒng)進(jìn)行狀態(tài)設(shè)置，并進(jìn)行在軌測試以確認(rèn)系統(tǒng)的功能狀態(tài)與性能指標(biāo)是否正常，測試通過后，該套系統(tǒng)將按照總體規(guī)劃定期進(jìn)行自清洗流程。
按照總體規(guī)劃，在發(fā)射問天實驗艙、夢天實驗艙后，中國空間站將完成在軌建造，隨后空間站將轉(zhuǎn)入長期運(yùn)營階段。目前，位于天和核心艙的首套尿處理子系統(tǒng)按照工作節(jié)律正常運(yùn)行，保障航天員正常用水，位于問天實驗艙的第二套尿處理子系統(tǒng)作為備份組件，兩套尿處理子系統(tǒng)將協(xié)同為更多的中國航天員乘組在空間站長期駐留提供清潔的再生水。
首套尿處理子系統(tǒng)于2021年4月29日隨天和核心艙發(fā)射入軌，并成功保障神舟十二號、神舟十三號6名航天員在軌長期駐留。目前，首套尿處理子系統(tǒng)產(chǎn)品運(yùn)行過程中功能正常，性能穩(wěn)定。
問天實驗艙怎樣“實時在線”？
在問天實驗艙這場逐夢之旅中，在川央企中國電子科技集團(tuán)公司第十研究所研發(fā)的多項設(shè)備貢獻(xiàn)了力量。
問天實驗艙升空后，需要與地面保持聯(lián)系，且必須做到“實時在線”，這就需要航天測控通信。在這方面，中電十所牽頭研制的陸海天基測控通信系統(tǒng)，構(gòu)建了我國新一代“綜合化測控體制”，負(fù)責(zé)對問天實驗艙進(jìn)行軌道測量、遙測遙控及數(shù)據(jù)傳輸。據(jù)了解，該系統(tǒng)不僅智能化、可靠高，且從軟件到硬件、從基礎(chǔ)元器件到整機(jī)均全部實現(xiàn)國產(chǎn)化。
此外，中電十所還為承擔(dān)本次發(fā)射任務(wù)的長征五號B運(yùn)載火箭配套了前端視頻光傳輸設(shè)備、后端視頻光傳輸設(shè)備、前端射頻光傳輸設(shè)備及后端射頻光傳輸設(shè)備——這一地面光傳輸組合在單機(jī)綜合測試設(shè)備、技術(shù)陣地、發(fā)射陣地塔架、火箭應(yīng)答機(jī)之間搭起了信號傳輸“橋梁”，能通過遠(yuǎn)距離的光信號傳輸，為數(shù)據(jù)的傳輸處理開辟出高速通道。
不僅如此，安裝在航天發(fā)射場中的T0控制臺，以及時統(tǒng)系統(tǒng)，也來自中電十所。其中，T0控制臺用于獲取火箭起飛觸點信號、產(chǎn)生起飛T0時刻并傳輸給指揮中心。而發(fā)揮“對表”作用的時統(tǒng)系統(tǒng)，則發(fā)揮了“對表”作用——以3000年不差1秒的精度提供標(biāo)準(zhǔn)時間和頻率信號。（四川日報全媒體記者 徐莉莎 綜合新華社）
解讀
問天實驗艙將要展開哪些實驗研究
●在空間生命科學(xué)與生物技術(shù)、微重力流體物理、空間材料科學(xué)、空間應(yīng)用新技術(shù)試驗等4個領(lǐng)域方向規(guī)劃部署了10余個研究主題，已立項40余項科學(xué)項目
●隨著此次問天實驗艙發(fā)射，微重力條件下高等植物培養(yǎng)的實驗研究將陸續(xù)在軌開展?？臻g站建成后將持續(xù)論證、滾動實施相關(guān)科學(xué)項目
隨著問天實驗艙與天和核心艙順利交會對接，神舟十四號航天員乘組進(jìn)入問天實驗艙，中國空間站建造又跨出關(guān)鍵一步。問天實驗艙作為我國首個空間站科學(xué)實驗艙在太空能開展哪些實驗，備受關(guān)注。記者采訪相關(guān)領(lǐng)域?qū)＜?，對問天實驗艙即將展開的實驗研究進(jìn)行解讀。
空間站能提供長期的微重力、輻射等特殊研究環(huán)境，有人參與方便進(jìn)行實驗操作、實驗?zāi)K更換和維修維護(hù)，天地往返運(yùn)輸可實現(xiàn)實驗?zāi)K更換及實驗樣品返回?！翱臻g科學(xué)是引領(lǐng)我們科技發(fā)展的前沿領(lǐng)域，探索人類如何在地外生存，或是研究生命起源等，必須在外太空來開展相關(guān)實驗?！笨臻g應(yīng)用系統(tǒng)副總師、中科院空間應(yīng)用中心集成技術(shù)中心主任王珂說。
載人航天工程空間應(yīng)用系統(tǒng)副總師、中科院空間應(yīng)用中心研究員呂從民介紹，問天實驗艙在空間生命科學(xué)與生物技術(shù)、微重力流體物理、空間材料科學(xué)、空間應(yīng)用新技術(shù)試驗等4個領(lǐng)域方向規(guī)劃部署了10余個研究主題，已立項40余項科學(xué)項目。隨著此次問天實驗艙發(fā)射，微重力條件下高等植物培養(yǎng)的實驗研究將陸續(xù)在軌開展?？臻g站建成后將持續(xù)論證、滾動實施相關(guān)科學(xué)項目。
“為了支撐相關(guān)領(lǐng)域科學(xué)實驗開展，問天實驗艙內(nèi)部署了多個寬約1米、高1.8米、深0.8米的科學(xué)實驗柜，包括生命生態(tài)實驗柜、生物技術(shù)實驗柜、變重力科學(xué)實驗柜、科學(xué)手套箱和低溫存儲柜等?！眳螐拿裾f。
呂從民介紹，生命生態(tài)實驗柜將開展擬南芥、果蠅、斑馬魚等動植物的空間生長實驗，揭示微重力對生物個體生長、發(fā)育、代謝的影響，促進(jìn)人類對生命現(xiàn)象本質(zhì)的理解。
——生物技術(shù)實驗柜以組織、細(xì)胞和生化分子等不同層次多類別生物樣品為對象，開展細(xì)胞組織培養(yǎng)、空間蛋白質(zhì)結(jié)晶與分析、蛋白與核酸共起源和空間生物力學(xué)等實驗，探索微重力環(huán)境下細(xì)胞生長和分化規(guī)律和機(jī)制，為人類健康、生殖發(fā)育提供理論基礎(chǔ)，探索重力效應(yīng)對生命起源和進(jìn)化影響等。
——變重力科學(xué)實驗柜為科學(xué)實驗提供0.01G至2G高精度模擬重力環(huán)境，采用先進(jìn)的無線傳能和載波通信技術(shù)，支持開展微重力、模擬月球重力、火星重力等不同重力水平下的復(fù)雜流體物理、顆粒物質(zhì)運(yùn)動等科學(xué)研究。
——科學(xué)手套箱提供潔凈密閉空間和溫濕度環(huán)境控制，配置靈巧機(jī)械臂具備細(xì)胞級精細(xì)操作能力，為航天員操作多學(xué)科實驗樣品提供安全、高效支持；從-80℃到4℃的低溫存儲柜，能夠滿足不同實驗樣品的不同溫度需求。
——實驗艙外部署能量粒子探測器、等離子體原位成像探測器，用于獲取空間質(zhì)子、電子、中子、重離子和等離子體等環(huán)境要素數(shù)據(jù)，為航天員健康、空間站安全運(yùn)營提供保障支持，并可用于空間環(huán)境基礎(chǔ)研究。
科學(xué)實驗柜體積雖小，卻功能強(qiáng)大。中科院空間應(yīng)用中心研究員、集成技術(shù)中心副主任張璐說：“科學(xué)實驗柜相當(dāng)于把占地幾十平方米的科學(xué)實驗系統(tǒng)裝到一個不到2立方米的柜子里?！?/p>
王珂說，除按航天標(biāo)準(zhǔn)研制先進(jìn)可靠的科學(xué)實驗柜等設(shè)施外，每一個空間項目還需要事先進(jìn)行深入的科學(xué)研究、事后對數(shù)據(jù)和實驗樣品進(jìn)行高水平分析，“空間科學(xué)和應(yīng)用研究不僅可以幫助我們理解基礎(chǔ)的物理學(xué)和宇宙學(xué)規(guī)律，同時通過生物、醫(yī)學(xué)、材料學(xué)等研究提升人類在地球上的生活質(zhì)量，而且可為人類未來走向深空而做一些知識和技術(shù)上的儲備?！?/p>
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