一問(wèn)到底丨夢(mèng)天實(shí)驗艙何以成為天宮“夢(mèng)工廠(chǎng)”？-世界微資訊

夢(mèng)天實(shí)驗艙是我國空間站的第三個(gè)艙段，也是第二個(gè)科學(xué)實(shí)驗艙，可以支持空間站開(kāi)展更大規模的空間研究實(shí)驗和新技術(shù)試驗。和空間站首個(gè)實(shí)驗艙段問(wèn)天艙相比，夢(mèng)天實(shí)驗艙有何特殊之處？未來(lái)可以開(kāi)展哪些科學(xué)實(shí)驗？夢(mèng)天艙有一項獨門(mén)絕技，那就是可以在空間站發(fā)衛星，這項絕技是如何練成的？夢(mèng)天艙又為何被稱(chēng)作天宮“夢(mèng)工廠(chǎng)”？我們來(lái)一問(wèn)到底。

夢(mèng)天艙長(cháng)啥樣 和問(wèn)天艙有何異同？

先來(lái)看看夢(mèng)天艙究竟長(cháng)啥樣，和問(wèn)天艙有何相同和不同之處呢？

(資料圖片)

夢(mèng)天實(shí)驗艙是中國空間站三大艙段中的最后一個(gè)艙段，它的長(cháng)是17.88米，最大直徑是4.2米，重量約23噸。作為中國空間站的第二個(gè)實(shí)驗艙段，它的大小、直徑、重量與問(wèn)天實(shí)驗艙相當。

夢(mèng)天實(shí)驗艙主要由四部分組成，分別是工作艙、貨物氣閘艙、載荷艙，還有資源艙。

由于夢(mèng)天實(shí)驗艙的定位是航天員工作的地方，因此，與問(wèn)天實(shí)驗艙最大的不同，就是這里沒(méi)有睡眠區和衛生區。艙內左右兩邊各有一排柜子，這些就是夢(mèng)天實(shí)驗艙的科學(xué)實(shí)驗機柜。包括超冷原子物理實(shí)驗柜、高精度時(shí)頻實(shí)驗柜、高溫材料科學(xué)實(shí)驗柜、流體物理實(shí)驗柜、兩相系統實(shí)驗柜、燃燒科學(xué)實(shí)驗柜、在線(xiàn)維修裝調操作柜等等。未來(lái)，航天員或者載荷專(zhuān)家會(huì )在這里開(kāi)展一系列的科學(xué)實(shí)驗。

再往前，過(guò)了眼前這道門(mén)，就將通往夢(mèng)天實(shí)驗艙的貨物氣閘艙和載荷艙?？吹竭@里，您可能會(huì )有疑問(wèn)，為什么工作艙艙門(mén)是與兩個(gè)艙相連呢？這兩個(gè)部分最特別的地方，就在于它們采用了“雙艙嵌套”方式，也就是在載荷艙內部，包含了貨物氣閘艙。

接下來(lái)，再后面，就是夢(mèng)天實(shí)驗艙的資源艙。這里有發(fā)動(dòng)機、推進(jìn)劑，主要為夢(mèng)天實(shí)驗艙提供動(dòng)力。資源艙后端的這對“翅膀”，是夢(mèng)天實(shí)驗艙的大型柔性太陽(yáng)翼，制造材料與核心艙、問(wèn)天艙的太陽(yáng)翼相同，面積也和問(wèn)天艙太陽(yáng)翼一致，展開(kāi)后單側太陽(yáng)翼長(cháng)約23米，面積約138平方米。

四艙組合——夢(mèng)天實(shí)驗艙的獨特構成

不設睡眠區、衛生區，夢(mèng)天艙可以說(shuō)是中國空間站的專(zhuān)職工作室，而且它還是唯一一個(gè)采用了四艙組合的空間站艙體。那與問(wèn)天艙的三艙組合體相比，夢(mèng)天多了哪個(gè)艙？又為何要采取獨特的“艙中艙”設計呢？

從外觀(guān)上看，夢(mèng)天和問(wèn)天兩個(gè)實(shí)驗艙“長(cháng)得很像”，在工作艙與資源艙中間艙段部分，問(wèn)天實(shí)驗艙還有一個(gè)方形艙段，這是為航天員出艙設計的氣閘艙。而在夢(mèng)天實(shí)驗艙的相同位置，則是一個(gè)圓柱形艙體，這是夢(mèng)天實(shí)驗艙上最獨特的設計“艙中艙”。

中國航天科技集團八院主任設計師樊萍：我們夢(mèng)天實(shí)驗艙在發(fā)射入軌的時(shí)候，大家都只能看見(jiàn)三艙，實(shí)際上它是一個(gè)“艙中艙”的結構，我們有一個(gè)貨物氣閘艙是隱藏在載荷艙里面的，我們也把它形象地稱(chēng)為一個(gè)“套娃”。

在太空做“套娃”其實(shí)就是將氣閘艙與載荷艙相結合，這個(gè)巧妙的設計能進(jìn)一步提升整艙剛度，起到有效承載。

夢(mèng)天氣閘艙有何特殊作用？

同為空間站的實(shí)驗艙，夢(mèng)天艙與問(wèn)天艙全都配備有氣閘艙。但是和問(wèn)天艙不同的是，夢(mèng)天艙的氣閘艙并不是用來(lái)負責航天員進(jìn)出的。那它的作用又是什么呢？

夢(mèng)天實(shí)驗艙的氣閘艙，是一個(gè)專(zhuān)供貨物進(jìn)出的重要樞紐。更形象地來(lái)說(shuō)，如果將問(wèn)天實(shí)驗艙的氣閘艙比作“國際機場(chǎng)”，那么夢(mèng)天實(shí)驗艙的氣閘艙就像是一座“國際貨運港口”，承擔著(zhù)空間站貨物、載荷等進(jìn)出艙的任務(wù)。

如何實(shí)現載荷自動(dòng)進(jìn)出艙，主要是靠載荷艙上的自動(dòng)門(mén)和轉移機構。自動(dòng)門(mén)可以通過(guò)多次的開(kāi)關(guān)，打通和關(guān)閉夢(mèng)天實(shí)驗艙與太空的通道。再由貨物氣閘艙上面配備的一套載荷轉移機構，將載荷送出與回收，完成實(shí)驗設備的更替。

搭載更多實(shí)驗柜 夢(mèng)天艙將開(kāi)展哪些科學(xué)實(shí)驗？

作為我國空間站的第二個(gè)實(shí)驗艙段，以及空間站專(zhuān)職工作室，夢(mèng)天艙最主要的任務(wù)當然是開(kāi)展科學(xué)實(shí)驗。因此它也被稱(chēng)作天宮“夢(mèng)工廠(chǎng)”。那夢(mèng)天艙究竟搭載了哪些實(shí)驗設備？又將開(kāi)展哪些特殊的太空實(shí)驗呢？

中國科學(xué)院空間應用中心研究員集成技術(shù)中心副主任張璐：我們整個(gè)夢(mèng)天艙的規模要大得多，包括流體、兩相、燃燒這么一大塊一個(gè)領(lǐng)域，然后基礎物理材料科學(xué)，還有公共支持等等7種8個(gè)實(shí)驗柜，因為柜子會(huì )比較多，所以它能夠開(kāi)展的實(shí)驗類(lèi)型和種類(lèi)也會(huì )比原來(lái)的前面兩艙要更多一些、更廣一些。

據介紹，科學(xué)實(shí)驗柜高約1.8米，寬約1.1米，每個(gè)實(shí)驗柜都相當于一個(gè)小型的太空實(shí)驗室，可以支持一個(gè)或多個(gè)方向的空間科學(xué)與應用研究。

此外，在夢(mèng)天實(shí)驗艙，還配備有占據了兩個(gè)實(shí)驗柜的高精度時(shí)頻實(shí)驗系統，它通過(guò)不同特性原子鐘組合，在空間站構建超高精度時(shí)間頻率產(chǎn)生和運行系統，可以支持相對論、引力物理等基礎前沿研究及全球重力位測量等應用研究。

空間站上發(fā)衛星 夢(mèng)天艙是如何做到的？

專(zhuān)家告訴我們，夢(mèng)天艙還有一項獨門(mén)絕技，就是可以將微小飛行器送入太空，也就是說(shuō)它可以在空間站上發(fā)衛星。這又是如何做到的呢？

夢(mèng)天實(shí)驗艙配置的微小飛行器在軌釋放機構，能夠滿(mǎn)足百公斤級微小飛行器或者多個(gè)規格立方星的在軌釋放需求，解決微衛星和立方星低成本進(jìn)入太空的問(wèn)題，進(jìn)一步增強了空間站的綜合應用效益。

中國航天科技集團八院主任設計師樊萍：在軌發(fā)射衛星，其實(shí)它的前部分的流程就跟我們載荷出艙的流程是一樣的。比較特別的是我們把小衛星裝在微小衛星釋放機構里面，把它當做整體，好比一個(gè)載荷送出艙，然后機械臂把整個(gè)的釋放機構抓在對準想要發(fā)射的方向，有個(gè)彈簧機構就可以把衛星彈射出去。

這是中國空間站首次搭載微小飛行器在軌釋放機構，相較于現在的火箭發(fā)射微小衛星，從空間站釋放微小衛星不僅經(jīng)濟性更好，還可以實(shí)現衛星的快速入軌。

獲取更多陽(yáng)光 太陽(yáng)翼如何成為太空向日葵？

隨著(zhù)夢(mèng)天實(shí)驗艙的到來(lái)，中國空間站將開(kāi)展更多的科學(xué)實(shí)驗，空間站載荷供電需求也成倍增加。因此就需要兩大實(shí)驗艙的太陽(yáng)能帆板能夠隨時(shí)朝向太陽(yáng)，獲得最多的光照。太陽(yáng)翼如何能化身太空向日葵，永遠向著(zhù)太陽(yáng)呢？

為了讓柔性太陽(yáng)電池翼在長(cháng)達10年以上的太空工作期間，能量供給始終保持最佳狀態(tài)，對日定向驅動(dòng)機構發(fā)揮著(zhù)重要作用。它可以帶動(dòng)太陽(yáng)翼轉動(dòng)，從而確保太陽(yáng)翼像“向日葵”一樣，始終正面朝向太陽(yáng)。

年內還將實(shí)施天舟五號和神舟十五號發(fā)射

太空浩瀚，征程漫漫，中國航天人奮楫星海的腳步從未停歇。夢(mèng)天實(shí)驗艙后續實(shí)現交會(huì )對接和轉位后，我國空間站就將完成“T”字基本構型在軌組裝。年內，還將實(shí)施天舟五號貨運飛船和神舟十五號載人飛船發(fā)射任務(wù)。其中，神舟十五號載人飛船飛行乘組也是由3名航天員組成，這3名航天員將在軌和神舟十四號的航天員完成輪換以后，在軌工作和生活6個(gè)月。

從仰望星空到遨游蒼穹，中國人在逐夢(mèng)九天的路上，奮力前行，中華民族的飛天之夢(mèng)也將飛得更高更遠。

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