今年將發射“問天”“夢天”2個大型艙段，我們將在半年時間裏密集實施6次空間站任務發射，具有國際領先水平的天宮空間站已經勝利在望，今年將發射“問天”“夢天”2個大型艙段。
今年將發射“問天”“夢天”2個大型艙段1
我國將在今年5月份發射“問天”實驗艙，屆時將與“天和”核心艙對接，然後在8到9月份又會發射“夢天”實驗艙，與“天和”、“問天”組成三艙結構，基本完成空間站一期工程建設。而這一切，將在半年內完成。具體來說，在半年時間內，我們將完成包括天舟四號貨運飛船、神舟十四載人飛船、“問天”實驗艙、夢天實驗艙、神舟十五載人飛船和天舟五號貨運飛船等6次重大航天任務，真是速度驚人。
我國空間站一期工程的三艙結構
而就在最近，作爲這一系列連續動作的第一步，“問天”實驗艙的實物也終於曝光了。從畫面上可以看到，它與“天和”實驗艙有較大區別，特別是小柱段部分，完全不同，那麼我們今天就來聊一聊這個“問天”實驗艙。
首先，“問天”實驗艙的長度達到17.9米，豎起來差不多相當於6層樓房的高度，不僅比國際空間站任何艙段都要長，也比“天和”核心艙長了1.3米，它是人類航天史上迄今爲止最長的單體航天器。
而從上到下仔細看“問天”實驗艙，首先映入眼簾的是末端短桁架和可摺疊柔性薄膜太陽翼，太陽翼的製造材料和“天和”核心艙的相同，都是轉換率達30%的柔性三結砷化鎵太陽電池片，以及輕質碳纖維面板，但是“問天”實驗艙的太陽翼面積更大。“天和”核心艙的單翼面積爲67平方米，兩組就是134平方米，初期發電能力超過18000瓦。而“問天”實驗艙一個太陽翼的面積，就遠遠超過了134平方米。
不僅如此，在三艙結構完成之後，“天和”核心艙的太陽翼也將被轉移至“問天”和“夢天”實驗艙的末端，這樣的話，每個實驗艙就有3組太陽翼。另外，兩個實驗艙的大太陽翼還可以實現雙自由度轉動，如果再加上空間站本身姿態的調整，就是三自由度了，看起來就像直升機的螺旋槳一樣，當然，轉動速度不會有那麼快。
之所以要採用這樣的設計，就是爲了最大限度提高太陽翼的受曬率，保持最大受曬面積，從而保持最大的發電功率。這種設計遠比國際空間站巨大的桁架太陽翼和散熱板要好。國際空間站看起來非常巨大，其實很大一部分都是桁架、太陽翼和散熱板，就像貓狗蓬鬆的毛髮一樣，一洗澡就會露餡。它的艙段體積其實並不大，與我們空間站二期工程完成之後差不多，而從發電量上看，我們的一期工程，就與國際空間站的整體發電能力相差無幾了，到了二期工程，更是會遠遠超過。
一期工程完成之後的我國空間站
而末端短桁架和太陽翼附着的地方，就是“問天”實驗艙的資源艙，上面安裝有各種姿控發動機，同樣的姿控發動機也出現在“問天”實驗艙的末端，就是不知道是否和“天和”核心艙一樣有霍爾推進器？與國際空間站的實驗艙不一樣，“問天”實驗艙也可以起到核心艙的作用，所以“天和”核心艙全套的設備，它也有，而且還多了大約10個機櫃，非常考驗設計功底。
實際上，“問天”實驗艙是我國空間站的緊急避險安全區，一旦再次遭遇太空碎片來襲，或者別國衛星不懷好意的靠近，我國航天員將在“問天”實驗艙裏進行躲避，並隨時可以暢通無阻地乘坐載人飛船返回地面，所以它的設計要求很高，在關鍵時刻必須代替核心艙發揮作用，比如和“天和”核心艙一樣，也有3個睡眠艙和1個衛生間，1個備用太空馬桶。
紅框內是我國空間站的安全區
我們接着往下看，在資源艙的下方，是人員專用氣閘艙，艙外的暴露實驗載荷接口非常醒目，它的作用和日本的“希望”號實驗艙的艙外暴露實驗載荷平臺一樣，而在“夢天”實驗艙，還有一個更大的類似平臺，而且還是可開合式的，比日本的更先進，相關的內容我們以後再詳細聊聊。
至於人員專用氣閘艙，它的背後有個出艙口，是我國航天員未來主要使用的出艙位置，而現在“天和”核心艙節點艙的出艙口，將成爲備份。看過我國出艙直播的人也許會發現，航天員出艙的時候，畫面上經常會有十分耀眼的陽光，這是因爲節點艙出艙口朝向太陽的一面，無法避開，而“問天”實驗艙的出艙口，將朝向地球的一面，屆時再直播出艙畫面，就不會刺眼了。
問天實驗艙出艙口
另外，在艙外暴露實驗載荷平臺上，還有一個七自由度可爬行機械臂，與“天和”核心艙的類似，不過長度只有5米，承載能力只有3噸，但它有着更高的操控精度，可以執行更爲精細的作業任務，同時還可以“天和”大機械臂組合起來，形成一個15米的超長機械臂。
兩個機械臂地面組合試驗
除此之外，在“問天”實驗艙對接節點艙的地方，還有一個轉位機械臂，看名字就知道，它主要用於實驗艙的轉位對接，至於是否還有其他的功能，目前還不知道。也就是說，一期工程完成之後，我國空間站上其實是有3個機械臂的。
至於“問天”實驗艙的大柱段，主要佈置了大約10個機櫃，和前面說的3個睡眠艙、1個衛生間，今年下半年，神舟十四和神舟十五將在太空中交班，屆時會有6名航天員同時進駐我國空間站。而未來二期工程完成之後，我國空間站將有12個牀位和4個衛生間，載人數量超過現在的國際空間站。
一期工程完成後的我國空間站
總體來說，“問天”有更大的太陽翼，有2個機械臂，有出艙口、睡眠區和衛生間，也有姿控發動機和各種通信、測控設備，它的作用遠不止是實驗艙，而是實驗艙和核心艙的合體，與“天和”核心艙形成備份，保證空間站的絕對安全。
今年將發射“問天”“夢天”2個大型艙段2
航天科技五院作爲天宮空間站抓總研製單位近日召開了“空間站建造階段任務動員大會”，今年四月神舟十三號航天員乘組將返回地球，屆時關鍵技術驗證階段工作將宣佈勝利收官，之後工程總體將對此階段近一年的在軌工作進行綜合評估，評估通過後立即進入“天宮空間站在軌建造階段”。
我們將在半年時間裏密集實施6次空間站任務發射，其中問天號實驗艙Ⅰ與夢天號實驗艙Ⅱ的發射與在軌組裝將決定空間站建造任務的成敗。
自天和一號核心艙發射以來，另外兩個實驗艙始終保持着“神祕色彩”，只在一次宣傳片中“半亮相”。
照片顯示問天號實驗艙Ⅰ身處大功率振動試驗檯上
隨着在軌建造階段任務日益臨近，這種猶抱琵琶半遮面的狀態也必將終結。這不，很快問天實驗艙就以“出口轉內銷”的方式公開亮相了全身照：
問天實驗艙軸向全長17.9米（相當於6層樓房高度），這一長度超越了國際空間站的任意艙段，比之天和一號核心艙16.6米的軸向長度還要長1.3米，該艙段與夢天實驗艙同爲當今世界軸向長度最長的單體載人航天器。
結合照片先來看看問天實驗艙的結構分佈，由上至下依次是，實驗艙末端短桁架、資源艙、人員專用氣閘艙、大柱段。
問天實驗艙末端短桁架是一個非常巧妙的設計，它與國際空間站桁架用於太陽翼安裝目的相同，同時利用問天艙與夢天艙對置佈局形成的近40米橫向跨度，起到類似國際空間站桁架結構的作用，使得太陽翼有效化解了相互遮擋的難題。
問天艙與夢天艙對置佈局
短桁架末端還可以用於核心艙太陽翼的轉位安裝，從而最大限度提高天宮空間站太陽翼整體受曬率，進而提高空間站整站三艙的發供電能力。
緊貼資源艙外表面安裝的“箱板結構”是收攏起來的實驗艙大型柔性太陽翼，該太陽翼採用二次展開設計，入軌後先行解鎖一次展開，展開方式與核心艙太陽翼類似，獨立運行期間進行單自由度運動對太陽指向，此時太陽翼依託短桁架運行於二四象限，目的是爲了不干擾資源艙軌控發動機作業。
問天實驗艙太陽翼
待問天實驗艙與天和核心艙前向對接口對接後，實驗艙太陽翼二次展開到位，此時實驗艙姿軌控動力系統不再作業，實驗艙太陽翼可以依託短桁架進行雙自由度運動對太陽指向，進一步提高太陽翼受曬率。
緊貼資源艙外表面安裝設備除了柔性太陽翼，還有偏置中繼天線。它可以與天和一號核心艙中繼天線、夢天實驗艙偏置中繼天線融合作業，進而使得天宮空間站測控覆蓋率達到近100%，從而消除目前天宮空間站的幾分鐘測控盲區，屆時只會在天線轉換過程中出現以秒爲單位計算短暫的測控中斷。
問天實驗艙偏置中繼天線
再向下看，緊挨着資源艙的是問天實驗艙“人員專用氣閘艙”，完成實驗艙轉位組裝後它將是天宮空間站的主份人員氣閘艙，是在軌航天員進行出艙活動的首選場所。之所以選擇該氣閘艙爲主份氣閘艙，是因爲該艙段位於實驗艙加壓密封艙末端，進行出艙行走時不會阻斷其他艙段之間的交通。
照片拍攝方向不能看到人員專用氣閘艙的出艙口，因爲這裏是第三象限，出艙口在第一象限，在軌期間出艙口將朝向地球一側，航天員由此進出艙時太陽光照干擾影響可以降至最低，這一點恰恰是天和一號核心艙氣閘艙做不到的（該氣閘艙出艙口朝向天頂方向，航天員受太陽光照干擾問題較爲突出）。
“問天實驗艙氣閘艙”還可以與“天和核心艙氣閘艙”形成互爲備份的任務協作關係，這裏的備份可以是出艙任務實施之前，也可以是出艙任務實施的過程中。例如，航天員由問天艙氣閘艙出艙後，該氣閘艙若出現故障，此時艙外航天員還可以自主轉移至天和氣閘艙回艙。
艙外航天員可從不同氣閘艙回艙
人員專用氣閘艙外表面的方形裝置是問天實驗艙的外部暴露實驗載荷接口，此處的暴露實驗載荷可以由出艙航天員攜帶出艙安裝，也可以由問天實驗艙機械臂直接在艙外進行照料，同時也可以由夢天實驗艙貨物專用氣閘艙轉移出艙，再由機械臂轉移至接口安裝。
問天實驗艙隨艙上行攜帶了一部展開長度爲5米的七自由度小型機械臂，從公佈照片上目前還看不到，因爲它的安裝位置在人員專用氣閘艙外表面一二象限交匯處。該機械臂承載力是3噸，雖然不及天和機械臂的25噸承載力，然而前者有着更高的操控精度，可以執行更爲精細的作業任務。
問天艙機械臂還可以與天和機械臂進行級聯組合，從而構成展開長度達15米的超長機械臂，依託後者的艙體爬行功能，可以實現空間站外表面全觸達。
雙臂級聯組合轉接件
再向下看，與人員專用氣閘艙接壤的是問天實驗艙大柱段。從照片上看，該大柱段比天和一號核心艙大柱段略長一些，大概是因爲問天實驗艙的控制力矩陀螺沒有像天和艙那樣外置，而是內置於艙內。
問天艙控制力矩陀螺是天宮空間站姿態控制系統的重要備份裝備，除此之外該艙段還將在能源管理系統、信息管理系統、載人環境系統等關鍵平臺功能上進行備份，進而提高整站功能冗餘能力。
問天艙大柱段是科學研究機櫃的主要安裝場所之一，也是在軌航天員進行科研實驗的主要場所之一，天宮空間站三艙合計可以安裝多達25臺科學研究機櫃，實驗設備佔整站規模比值刷新了人類歷史紀錄，遠高於國際空間站。
實驗艙內置多臺科學研究機櫃
除此之外，問天艙大柱段還配置有3個睡眠區與一個衛生間，這些生活保障設施可以在兩批航天員在軌輪換期間發揮作用。今年下半年神舟十五號與神舟十四號兩批6名航天員將呈現同駐天宮空間站的盛況，屆時我國航天員在軌人數將在十天週期裏成爲在軌航天員人數最多的國家。
問天艙幾乎完整備份了天和核心艙的所有關鍵平臺功能，如此設計是爲了將問天艙作爲天宮空間站的應急避難區，一旦天和核心艙遭遇空間碎片撞擊或者其它危及運行安全的事件，航天員就可以立即由節點艙進入問天艙長時間待援，屆時節點艙雙向承壓艙門將關閉，從而保留由節點艙進入神舟載人飛船的生命通道。
問天艙還有一個與天和核心艙顯著不同的設計，那就是姿控發動機並沒有集中佈置在資源艙，比如在實驗艙大柱段前端也分佈有姿控發動機，這大概是因爲實驗艙作爲追蹤航天器需要主動對接天和核心艙，這樣一來對航天器姿態控制精度就有更高的要求。
再向下看，問天艙底部配置有一個主動對接裝置，以及轉位機械臂，由於振動試驗檯與問天艙之間的支撐結構遮擋，所以暫時還看不到。
問天實驗艙與天和一號核心艙軸向對接
該對接口將與天和核心艙前向對接口進行軸向對接，完成對接後轉位機械臂將與天和核心艙節點艙轉位機械臂適配器對接，進而直接帶動問天艙轉位至節點艙第四象限停泊口。
如果轉位機械臂失效，還可以由天和機械臂捕獲問天艙直接進行轉位對接，巧合的是振動臺試驗照片展示的大柱段下方的機械臂適配器，恰好就是天和機械臂輔助實驗艙轉位對接用的機械臂適配器。
問天艙機械臂適配器
在實驗艙轉位對接任務中，主份方案是實驗艙轉位機械臂，備份方案是天和機械臂輔助轉位。二者共同保障實驗艙轉位對接任務的萬無一失，之所以下大力氣進行如此設計，實在是因爲實驗艙轉位容不得半點閃失，此項任務事關空間站建造任務的.成敗。
吃水不忘挖井人，當時間刻度來到2022年，具有國際領先水平的天宮空間站已經勝利在望，此時此刻我們不能忘記半個世紀前曙光一號載人飛船計劃的艱難探索起步，再到載人航天工程三步走一步一個腳印的奮力追趕，這是偉大時代賦予我們的歷史榮光。
今年將發射“問天”“夢天”2個大型艙段3
神舟十三號載人飛船和乘組三名航天員已經在軌4個月了，今年2月9日的神舟十三號載人飛行任務發佈會通報稱再過兩個月他們將從空間站返回地球，接下來載人航天工程將會對空間站關鍵技術驗證情況進行全面評估，之後空間站將轉入下一步的建造階段，將“問天號”和“夢天號”實驗艙送到空間站與天和號核心艙對接，搭建我國空間站的“T”字基本構型。
據央視新聞等媒體報道，預估今年5月或6月份我國空間站問天實驗艙將發射入軌，與天和號空間站核心艙對接，我們知道天和號核心艙的體積十分巨大，其長度達16.6米，樹立起來比5層樓還高，最粗部位的大柱段直徑4.2米，比高鐵或地鐵的車廂還寬，內部容積有50多立方米，重量達22.5噸，是現階段太空中最大的單體艙段，比國際空間站中所有的單體艙段都大，然而通過近期亮相的“問天”實驗艙的相關數據來看，這個實驗艙段要比天和號核心艙更大。
天和號核心艙的長度爲16.6米，但“問天”實驗艙的長度則是17.9米，比前者高了1.3米，豎起來就是6層樓房的高度了，而且它的大柱段直徑也是4.2米，但大柱段的長度要比天河號核心艙大柱段更長，所以實際上它的體積也是比天和號核心艙更大的，所以它發射入軌後將是現階段太空中體積最大的空間站艙段，而且目前太空中也還沒有比它體積更大的航天器，所以也可以稱它是現階段太空中體積最大、長度最長的單體航天器。
問天實驗艙也和天和號核心艙的艙段不同，後者主要分爲資源艙、生活控制艙和節點艙三部分，而前者則分爲工作艙、氣閘艙和資源艙三部分，其中以位於大柱段的工作艙長度最長，直徑最粗，空間最大，它也將是航天員的主要工作和活動空間，同時也將有不少科研任務將在這一艙段展開。
問天號的氣閘艙則是人員專用出艙口，之前航天員出艙活動都是在覈心艙的節點艙進行的，而在問天號發射升空之後，航天員們的出艙活動將主要在這個人員專用氣閘艙進行，節點艙將成爲備份出艙口。
氣閘艙出口的另一面還有位於艙外的暴露實驗載荷接口，專門用來承載進行太空暴露式實驗裝置使用的，它和出艙口很近，方便航天員進出操作，據說夢天號實驗艙上還有更大的一個。
我們都知道天和核心艙上有一個七自由度的機械臂，長度10.2米，可以在我國空間站上爬行，其實在問天號氣閘艙的艙外暴露實驗載荷平臺上也有一個七自由度機械臂，只是長度只有5米左右，它主要負責艙外暴露實驗載荷的拿取移動，其承載能力有3噸，但操控精度更高，能執行更爲精細的艙外作業，同時它還可以“天和號”上的大機械臂組合起來，形成一個15米的超長機械臂，執行遠距離的操作。
在這個短機械臂之外，問天實驗艙上還有個轉位機械臂，位於“問天”實驗艙對接節點艙的附近，主要用於實驗艙的轉位對接，所以其實問天實驗艙上是有兩個機械臂的，它上天入軌後，我國空間站上將有三個機械臂。
問天實驗艙總重量高達20多噸，和天和號核心艙重量差不多，它的發射也將由長征五號B型火箭承擔，任務完成後該型火箭還將於兩到三個月之後承擔起夢天號實驗艙的發射任務。
“問天號”雖然是個實驗艙，但也可以起到核心艙的作用，它幾乎有“天和”核心艙的全套設備，包括3個睡眠艙和1個衛生間，1個備用的太空馬桶，由於工作艙較大，科研機櫃也比天和核心艙還多了10個。
問天實驗艙也十分堅固，入軌以後還將成爲航天員太空避險的安全區，在太空碎片等預知可能的撞擊靠近時，航天員們將來到這一艙段躲避，危險較大的話還可以乘坐載人飛船返回地球。
可見，問天實驗艙是個十分方便的太空生活空間和全能型的太空實驗裝置，沒有強大的設計、研製和工業製造能力是不可能造出來的，它的現身讓人欣喜，同時也體現了我國航天科技水平上升到了新的高度上。
