“梦天”实验舱发射成功！中国空间站建设进入冲刺阶段

据央视新闻报道，2022年10月31日15时37分许，我国“长征五号B”运载火箭在海南文昌发射场发射升空，本次搭载的是中国空间站的第三大舱段：“梦天”实验舱。接下来，“梦天”实验舱将与中国空间站组合体进行对接，对接后的中国空间站后续再经过转位变形，最终呈现“T”字构型，完成中国空间站主体的在轨建造。

长征五号B运载火箭是在长征五号火箭的基础上进行改变研制的运载火箭，是中国空间站建设的主力火箭。长征五号B是火箭中的“大力士”，全箭高53.7米，起飞重量837吨，近地轨道运载能力可达25吨。

太空中的“物理实验室”

图注：梦天实验舱（右）对接空间站（示意图）。

梦天实验舱长17.9米，最大直径4.2米，由工作舱、载荷舱、货物气闸舱和资源舱组成。其中，工作舱又可分为工作区、锻炼区和存储区。工作舱配置了13个标准载荷机柜，包含流体物理实验柜、燃烧科学实验柜、高温材料科学实验柜、在轨维修装调操作柜、两相系统实验柜、超冷原子物理实验柜、高精度时频实验柜以及航天基础试验机柜等。

科学家为了最大化"梦天"舱外实验支持能力，载荷舱配置了两块可在轨展开的暴露载荷实验平台，为梦天实验舱提供了24个舱外标准载荷工位。此外，资源舱和工作舱舱壁，也有舱外载荷工位。总体上，梦天实验舱共配置了37个舱外载荷工位。

图注：梦天实验舱的四个舱段（示意图）。

由此可见，梦天实验舱主要做物理和材料科学实验，是名副其实的“物理实验室”，支持开展重力掩盖下的多相流与相变传热、基础燃烧过程等物质本质规律研究以及超冷原子物理等前沿实验研究。

值得一提的是，梦天实验舱上将搭载三组冷原子钟，其由氢原子钟、铷原子钟和光学钟组成，将构建时间频率实验室。据悉，这将是世界上第一套空间冷原子钟组，如果成功，那么它将成为太空中最精准的时间频率系统，可做到数亿年误差小于1秒。这种精度的原子钟可以进行引力红移和精细结构常数的测量，甚至有助于暗物质以及引力波探测的研究。

除了以上功能外，梦天实验舱还能释放小卫星。梦天实验舱上专门配置了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。

梦天实验舱基本参数一览

• 1长度：17.9米
• 2最大直径：4.2米
• 3太阳能板翼展：56米
• 4重量：23吨
• 5舱段构成：工作舱、载荷舱、货物气闸舱和资源舱
• 6工作舱分区：工作区、锻炼区和存储区
• 7在轨寿命：不小于10年
• 8实验柜数量：13个

中国空间站变形记：从“一”到“L”再到“T”

图注：中国空间站“三舱”组合体T字构型。

2022年7月24日，问天实验舱对接在“天和”核心舱的前向对接口，空间站整体呈现“一”字构型。

2022年9月30日，经过约1小时的天地协同，问天实验舱进行了转位。空间站组合体由两舱“一”字构型转变为两舱“L”构型，这是我国首次利用转位机构在轨实施大体量舱段转位操作。

本次梦天实验舱发射后，先对接在“天和”核心舱前向对接口，后续再转到另一个侧向对接口，空间站整体又呈现“T”形构型。

“梦天”实验舱和“问天”实验舱有什么区别？

我们知道，中国空间站主体由“天和”核心舱、梦天实验舱和问天实验舱组成。梦天实验舱和问天实验舱都是实验舱，二者的主要区别在哪里？

根据上面我们对梦天实验舱的简要介绍，了解了梦天实验舱可看作“物理实验室”，用于研究微重力下的材料科学、基础物理学以及极端物理学的探究。举一个最简单的例子，科学家在地面上研究某种新型合金材料的时候，由于受到重力的作用，不同组分由于密度的不同容易相互分离，但在太空中，由于感受不到重力的作用，不同组分之间融合得就非常好。

除了应用学科外，还有一些基础物理学难题尚未得到圆满解答。通过在空间站上开展引力红移以及精细结构常数的观测对相对论、量子力学以及宇宙学的基础理论进行验证。

问天实验舱可看作“生物实验室”，主要面向空间生命科学研究。问天实验舱配置有生命生态、生物技术和变重力科学等实验柜，能够支持开展多种类植物、动物以及微生物等在空间条件下的生长、发育、遗传、衰老等响应机理研究，还能提供0.01g~2g的变重力模拟，支持开展不同重力条件下生物体生长机理的对比研究。

此外，梦天实验舱的实验柜数量是13个，而问天实验舱的实验柜数量为8个；梦天实验舱没有设置睡眠区，问天实验舱设置了睡眠区；梦天实验舱由工作舱、载荷舱、货物气闸舱和资源舱组成，问天实验舱由工作舱、气闸舱和资源舱三舱组成。

身手不凡：灵活轻巧的“大小机械臂”

在此前的航天任务中，“天和”核心舱上安装的大机械臂可谓“明星”般的存在，其肩部设置了三个关节、肘部设置了一个关节、腕部设置了三个关节，一共七个关节。每个关节对应一个自由度，就如同人的手臂一般，具有七自由度的活动能力。大机械臂能够在空间站表面攀爬，并实现舱外状态监视。

图注：转位机械臂控制问天实验舱转位对接（艺术图）。

梦天实验舱和问天实验舱都安装有小机械臂。小机械臂主要有以下几个特点：

更加精巧，小机械臂的重量和长度均约为大臂的一半，负载能力约为大臂的1/8，相应的目标适配器也更加轻巧，小臂的运动和操控灵活。

更加精准，小臂的末端定位精度更高，位置精度优于大臂的五倍，姿态精度优于大臂的两倍，能够完成精度要求更高的精细操作。

可与大臂级联工作，也就是小机械臂可被大机械臂抓取形成组合机械臂，舱外作业覆盖范围更广，通过大范围转移满足去往不同位置进行精细作业的需求，可以实现天宫空间站外表面的全触达。

长征五号火箭两兄弟：长五和长五B

长征五号B运载火箭是在长征五号火箭的基础上，进行改变研制的运载火箭，为我国载人空间站的建设奠定基础。长征五号B全箭高度53.7米，起飞重量837吨，近地轨道运载能力25吨。

图注：长征五号和长征五号B比较，可见长五B少了二级火箭（示意图）。

这次发射的长征五号B省去了芯二级，因此高度比长征五号要矮，显得更加胖了。长征五号B的发射任务主要是在近地轨道，因此不需要二级火箭，只用一级火箭和四个助推器就能完成任务。

长征五号B的每个助推器上都有两台火箭发动机，芯级火箭也是两台发动机，从底部看，共10台发动机。

长征五号B和长征五号一样，都是采用无毒无污染的液氧、液氢和煤油作为推进剂。具体来说，芯一级采用的是液氧和液氢作为推进剂，四个助推器均采用液氧和煤油作为推进剂。

我们知道，液氧的沸点是零下183摄氏度，而液氢的沸点更是惊人的零下253摄氏度，仅高于绝对零度20度（绝对温度为零下273摄氏度），是名副其实的“冰箭”。

处于低温状态的液氢和液氧像是难以驯服的怪兽，大型低温火箭的研发难度是非常高的。当然，氢氧火箭的优点也是非常明显的，那就是比冲非常高，能够用更少的火箭燃料把更多的载荷送入太空，无论燃料本身，还是燃烧生成的水蒸气，都是完全绿色无污染的。

细数中国空间站建设已经进行的9次发射

中国空间站首期建设共需要11次发射，迄今为止，已经进行了9次发射，我们来回顾一下：

2021年4月29日，长征五号B遥二运载火箭成功将空间站首个舱段：天和核心舱送入太空。

2021年5月29日，天舟二号货运飞船发射，采用自主快速交会对接的方式，精准对接于天和核心舱后向端口，形成组合体。

2021年6月17日，神舟十二号载人飞船采取自主快速交会对接模式成功对接于天和核心舱前向端口，神舟十二号飞行乘组聂海胜、刘伯明、汤洪波，成为首批入驻中国空间站的航天员。

2021年9月20日，天舟三号货运飞船发射入轨，与天舟二号和天和核心舱形成“一”字构型。

2021年10月16日，神舟十三号采用自主快速交会对接模式成功对接于天和核心舱径向端口，与空间站构成四舱（船）组合体。神舟十三号航天员翟志刚、王亚平、叶光富也开启了为期6个月的太空生活，刷新了中国航天员连续在轨飞行时长新纪录。

2022年5月10日，搭载天舟四号货运飞船的长征七号遥五运载火箭，在我国文昌航天发射场成功发射，这是我国空间站建设从关键技术验证阶段转入在轨建造阶段的首次发射任务。

2022年6月5日，空间站迎来了神舟十四号陈冬、刘洋、蔡旭哲三名航天员入驻。

2022年7月24日，中国空间站第二个舱段——问天实验舱成功发射，作为天和核心舱的系统级备份，具有对空间站组合体的管理与控制能力。

2022年10月31日，中国空间站第三个舱段——梦天实验舱成功发射，中国空间站建设进入收尾阶段，对接后的中国空间站整体呈现“T”字构型组合体。

中国空间站建设还有2次重大发射

今年年底，中国空间站基本建成还有2次发射，它们分别是：天舟五号发射和神舟十五号发射。其中天舟五号还是在海南文昌发射场发射，神舟十五号在酒泉文星发射中心发射。有兴趣的朋友，安排好时间，不要错过观看现场发射的机会。

来源：腾讯太空