作者：太空精釀
監(jiān)制：中國科普博覽
2022年10月31日15時37分，中國天宮空間站第二個實驗艙“夢天”成功在文昌航天發(fā)射場升空，準(zhǔn)確進入預(yù)定軌道，即將與在軌的天宮空間站完成交會對接任務(wù)。
火箭發(fā)射圖
（圖源：央視）
本次發(fā)射，意味著天宮空間站建設(shè)進入最后的收官階段。三個關(guān)鍵問題，帶你了解中國航天這次“夢天”發(fā)射。
一、“夢天”和“問天”有什么區(qū)別？
天宮空間站是中國載人航天自1992年起步以來連續(xù)發(fā)展30年的成果，它意味著中國將擁有一個航天員長期駐留的空間站平臺。這里能提供長時間的微重力環(huán)境，免于絕大部分地球大氣層的干擾，是一個獨一無二的“太空實驗室”，進行各類科學(xué)研究。而從最長遠(yuǎn)的目標(biāo)來看，人類要離開地球這個“搖籃”，大型空間站也是必備的“太空之家”。
實驗艙和模塊化設(shè)計實驗柜，是“太空實驗室”的靈魂
（圖源：中國載人航天）
它有三個最核心的構(gòu)成：“天和”核心艙、“問天”實驗艙、“夢天”實驗艙。核心艙是航天員們主要工作與生活的地方，也是整個空間站的控制中心。而兩個實驗艙，則主要負(fù)責(zé)完成復(fù)雜的空間科學(xué)實驗，它們共攜帶了25個大型的實驗柜。簡而言之，只有實驗艙的存在，才能讓天宮空間站孕育出各類太空科技產(chǎn)出，從而反哺我國相關(guān)行業(yè)的發(fā)展。
兩個實驗艙也有各自的分工。其中“問天”可看作是核心艙的備份，具備空間站統(tǒng)一管理和控制能力，帶有航天員生命維持系統(tǒng)，也可用于航天員出艙行走，同時主要負(fù)責(zé)生命科學(xué)類實驗。
龐大的“夢天”實驗艙出廠前場景
（圖源：央視）
而“夢天”則專注于各類微重力科學(xué)的研究，它帶有外部實驗平臺和小型機械臂，自身的實驗載荷氣閘艙能實現(xiàn)大型實驗設(shè)備的“出艙行走”，在飛船外部進行太空輻射和空間物理等方面的研究。一方面，“夢天”是個專業(yè)純粹的微重力科學(xué)實驗室；另一方面，它也是個獨特的太空載荷布置平臺，從這里布置衛(wèi)星到空間站附近軌道，僅是“咫尺之遙”。
二、“夢天”的“發(fā)”、“接”、“轉(zhuǎn)”太空之旅怎么完成？
“夢天”是個長17.9米、直徑4.2米、重約20噸的龐然大物。要把它送入太空，必須依靠中國航天現(xiàn)有最強力的“太空起重機”長征五號B火箭。相比長征五號火箭，它移除了約11.5米長的芯二級，是一個典型的“一級半（芯一級+助推器）”構(gòu)型，然后使用了更大更長的整流罩（長 20.5米、直徑5.2米），用以保護更大的天宮空間站各艙段，是個不折不扣的“大力士”。2020年5月5日長征五號B火箭首次發(fā)射成功后，也正式標(biāo)志著天宮空間站建設(shè)最需要的得力工具準(zhǔn)備完畢。后續(xù)的三大艙段，都由它送入太空。
長征五號基本型和B型運載火箭對比圖
（圖源：Memorian-QN）
進入太空后，實驗艙就要跟蹤天宮空間站并準(zhǔn)確交會對接。一方面，火箭發(fā)射窗口必須抓穩(wěn)，才能讓二者的軌跡更容易重合；另一方面，“夢天”實驗艙和天宮空間站都需要進行復(fù)雜的軌道和姿態(tài)控制，讓二者處在最完美的姿態(tài)，在太空中準(zhǔn)確對接。它們分別是20噸級和60噸級的大家伙，要在高速運動下做到分毫不差的對接，難度可想而知。在對接到核心艙后，“夢天”還需要讓出對接口、在太空中旋轉(zhuǎn)90度，實現(xiàn)與“問天”實驗艙的對稱分布，這個過程需要復(fù)雜的機械臂系統(tǒng)進行調(diào)節(jié)。
三、“夢天”發(fā)射后，天宮空間站何時完工？
“夢天”實驗艙的發(fā)射，標(biāo)志著天宮空間站建設(shè)所需的全部重要艙段都集合完畢。在未來幾個月內(nèi)，距離最后的全面建成，還需要幾個重要步驟。
天宮空間站的最終形態(tài)
（圖源：中國載人航天）
1. 在未來進行“夢天”實驗艙的位置轉(zhuǎn)移后，天宮空間站的“T字型”核心結(jié)構(gòu)將正式完成；
2. 航天員需要全面測試“夢天”實驗艙的實際運營狀態(tài)，進行出艙作業(yè)，完成一些外部設(shè)備的安裝組建；
3. 進行新一批貨運飛船補給，包括實驗設(shè)備、科研材料、生活物資和加注燃料等；
4.進行航天員的輪換，正式實現(xiàn)空間站常態(tài)化運營。
尤其是最后一步，將是中國航天的“高光時刻”。目前，三名航天員陳冬、劉洋、蔡旭哲已經(jīng)在天宮中迎接“夢天”。他們是中國載人航天史上具有里程碑意義的一組航天員：一方面，他們都是新一代（第二批）航天員，是歷史上首次全“新人”組合；另一方面，他們已能身兼重任，完成了天宮空間站的最核心建設(shè)任務(wù)。在他們?nèi)蝿?wù)結(jié)束之前，神舟十五號的三名航天員也將抵達天宮空間站，屆時將會出現(xiàn)6名航天員同時在軌的壯觀場景，天宮空間站也將達到重量和體積的最大時刻。
蔡旭哲，陳冬，劉洋
（圖片來源：中國載人航天）
夢天實驗艙的發(fā)射成功，標(biāo)志中國空間站三艙“T”字的基本構(gòu)型完成。中國空間站就像拼積木一樣，一步步組裝建造，接下來，我們還需拭目以待！