夢天實驗艙與長征五號B火箭組合體垂直轉運。圖片｜中國載人航天官網(wǎng)

北京時間2022年11月3日9時32分，中國空間站夢天實驗艙順利完成轉位。

碧海藍天，椰風習習。10月31日，文昌航天發(fā)射場再一次吸引世界目光。15時37分，伴隨著01指揮員廖國瑞一聲響亮的點火口令，長征五號B遙四運載火箭壯麗出征，將空間站夢天實驗艙成功送入預定軌道，發(fā)射任務取得圓滿成功，三艙基本構型的中國空間站迎來最后一個艙段。

接下來，夢天實驗艙將與空間站天和核心艙完成對接并進行轉位操作。屆時，天和核心艙、問天實驗艙、夢天實驗艙在同一平面形成中國空間站“T”字基本構型，從而向著建成空間站的目標邁出關鍵一步，國家太空實驗室建設即將全面“竣工”。

夢天實驗艙是個身長17.88米、體重約23噸的“大塊頭”，內部設備達900多臺（套），接口更是多達10萬余個，其中不乏身材需以毫米甚至微米衡量的精微元器件。別看它們身材小，重要性卻不遑多讓，在浩瀚太空中展現(xiàn)著“中國精度”的力量。

在夢天實驗艙上，微型特種電機是儀器設備完成各種動作的“神助攻”?？梢哉f，凡是艙內需要動作的地方，都離不開電機。它們的外徑可以小到幾十毫米，最輕不過幾十克。“在航天任務中，微特電機是真正意義上體格小、能量大的‘小金剛’‘小靈通’?！敝袊娍萍瘓F21所電機事業(yè)部高級工程師戚振亞說，該所共為夢天實驗艙配套了10多個品種的微特電機，它們可以作為溫控閥驅動機構調節(jié)艙內溫度，也能擔任貨物轉移的“搬運工”，還能驅動太陽能帆板對日定向，實現(xiàn)“螞蟻搬大象”的效果。

如果把電機比作關節(jié)和肌肉，芯片則是大腦。中國電科集團55所主任設計師余旭明舉例說，一枚僅6平方毫米的氮化鎵功放芯片，卻是載荷系統(tǒng)發(fā)射電路的關鍵核心元器件。它是深空信號傳輸?shù)摹胺糯箸R”，為天地通信搭建起高速路，且經(jīng)過工藝和電路設計的技術創(chuàng)新，發(fā)射功耗降低了20%。目前，該所共有25種核心器件在載荷、火箭、地面測控等系統(tǒng)中應用。

航天科工三院33所研制的石英撓性加速度計，則是讓夢天實驗艙實時“感知”自身速度、位置的重要測量元件。如果有機會將它拆開，你會看到其核心部件石英擺片最薄的“梁”，厚度僅有頭發(fā)絲粗細的三分之一左右，可謂“吹彈可破”。因此其生產(chǎn)過程必須精雕細刻，且要在潔凈環(huán)境中完成裝配生產(chǎn)。

而在夢天實驗艙的“座駕”長五B火箭上，一條輕巧綿薄的納米氣凝膠隔熱氈，能為發(fā)動機燃氣管路周邊的電子元器件提供有效熱防護。航天科工集團三院306所第五技術部副主任張凡介紹，氣凝膠材料密度可低至水的四十分之一，卻能在1500攝氏度的高溫下顯示出優(yōu)異的隔熱性能，在載人航天、深空探測等航天工程中將大有作為。

中國空間站名為“天宮”，由天和核心艙、問天實驗艙、夢天實驗艙三艙組成，建成后整體呈“T”字構型。曾有航天專家比喻，中國空間站就像一座三室兩廳還帶儲藏間的“豪宅”?！叭摇敝柑旌秃诵呐撘约皢柼旌蛪籼鞂嶒炁摚皟蓮d”則是指神舟載人飛船和天舟貨運飛船。

夢天實驗艙發(fā)射成功。 圖片｜新華社

據(jù)負責夢天實驗艙抓總研制的航天科技集團八院空間站系統(tǒng)副總師柏合民介紹，空間站大量基礎設施建設主要由天和核心艙與問天實驗艙承擔，所以夢天實驗艙工作艙不需要部署睡眠區(qū)、衛(wèi)生間等生活設施，因而有充足的空間部署科學實驗設施，“夢天實驗艙稱得上是‘空間站在軌科學實驗工作的核心載體’”。

柏合民說，按照空間站“1+1+1=1”的核心設計理念，三艙最終實現(xiàn)控制、能源、信息、環(huán)境等功能的并網(wǎng)管理，開展更大規(guī)模的空間研究實驗和新技術試驗，推動我國空間科學研究與應用達到世界領先水平。

“問天實驗艙主要面向空間生命科學與生物技術研究，夢天實驗艙則主要面向微重力科學研究?！笨臻g應用系統(tǒng)副總師、中科院空間應用中心研究員劉國寧告訴記者，通過夢天實驗艙攜帶的8個科學實驗柜，能夠在微重力基礎物理、空間材料科學、微重力流體物理與燃燒科學等方向開展相關的科學和應用研究，預期能夠做出具有國際水平的科學成果。目前，在相關研究方向已規(guī)劃安排了約40項科學實驗項目。

值得關注的是，除了艙內科學實驗柜之外，夢天實驗艙還配置有兩塊可在軌展開的暴露載荷實驗平臺，進一步增強了空間站的載荷支持能力。這些實驗機柜不僅數(shù)量繁多，種類也各不相同，未來飛行乘組中將增加載荷專家和工程師，他們將更高效地使用空間站的各類實驗機柜。

為了最大化實現(xiàn)艙外實驗支持能力，夢天實驗艙艙外還配置有37個載荷安裝工位，可為各類科學實驗載荷提供機、電、熱、信息方面的能力支持，確保它們在太空環(huán)境下開展各類實驗。

中國空間站名為“天宮”，由天和核心艙、問天實驗艙、夢天實驗艙三艙組成，建成后整體呈“T”字構型。曾有航天專家比喻，中國空間站就像一座三室兩廳還帶儲藏間的“豪宅”。“三室”指天和核心艙以及問天和夢天實驗艙，“兩廳”則是指神舟載人飛船和天舟貨運飛船。

繼“天和”“問天”之后，“夢天”一旦轉位對接并完成系統(tǒng)集成，將使中國的天宮空間站再次產(chǎn)生質的飛躍。

據(jù)中國航天科技集團五院空間站系統(tǒng)副總設計師劉剛介紹，天宮空間站突出強調空間站三個艙段的系統(tǒng)統(tǒng)一。艙外活動有雙氣閘艙備份，姿軌控有“天和”和“問天”備份，“夢天”也可在關鍵功能方面進行備份；三艙分布在同一平面，還能保證太陽翼不發(fā)生遮擋問題。通過3次發(fā)射分步實施，空間站建成后規(guī)模達百噸級（含載人飛船和貨運飛船），在適度規(guī)模的條件下可以取得較高的研制效益，獲得高效率的資源利用和更強的系統(tǒng)冗余。

“夢天”對接轉位后，將用一周左右時間把自身資源融入空間站組合體，與空間站其他兩艙實現(xiàn)控制、能源、信息、環(huán)境等功能的并網(wǎng)管理。屆時，空間站將完成繼“問天”組裝后再一次系統(tǒng)集成。

系統(tǒng)集成后，三艙為航天員提供的生活、工作環(huán)境可以實現(xiàn)統(tǒng)一管理。三艙組合體密封空間連通，形成完整的空氣循環(huán)，空氣壓力、成分及溫濕度都能得到統(tǒng)一控制，并隨著空氣流動均勻化，可讓航天員在各艙段內都處于適宜的環(huán)境中。

通過系統(tǒng)集成，可以實現(xiàn)對各艙段內設備按需調配和重構，在控制系統(tǒng)和機械臂應用等方面也都會有不同程度的改變，這都得益于我國空間站超前的系統(tǒng)設計。

“此外，為兼顧到組合體構型，我們確保問天實驗艙和夢天實驗艙的尺寸、質量特性大體一致，從而獲得整體構型下較好的動力學特性，而且從布局上都采用了工作艙—氣閘艙—資源艙的順序。這一設計，可在實驗艙出現(xiàn)緊急情況時及時與其他艙段隔離，確?？臻g站在軌穩(wěn)定運行?！眲傉f。

夢天實驗艙與長征五號B火箭組合體在發(fā)射塔架。圖片｜中國載人航天官網(wǎng)

夢天實驗艙轉運進入海南文昌航天發(fā)射場。圖片｜中國載人航天官網(wǎng)

從“一”字構型，到“L”字構型，再到“T”字構型，這幾個看似簡單的符號，凝結著我國載人航天工程30年的心血。今年是中國空間站建造的決戰(zhàn)決勝之年，也是中國載人航天工程立項實施30周年。

按照載人航天“三步走”發(fā)展戰(zhàn)略，夢天實驗艙的成功發(fā)射標志著“第三步”即將完成。后續(xù)，我國空間站將轉入為期10年以上的應用與發(fā)展階段。初步計劃每年發(fā)射兩艘載人飛船和兩艘貨運飛船。同時，將研制新一代載人運載火箭和載人飛船，并考慮研發(fā)空間站擴展艙段，進一步提升工程綜合能力和技術水平。

從“天和”到“問天”再到“夢天”，中國空間站三大艙段都從文昌航天發(fā)射場飛向太空，使得文昌航天發(fā)射場贏得了中國空間站建造母港的美譽。

“中國空間站從這里飛向太空，這是航天人的驕傲！”西昌衛(wèi)星發(fā)射中心主任鄧洪勤說，“空間站建造任務百分之百成功發(fā)射要求極高，這一成就展現(xiàn)出文昌航天發(fā)射場日益重要的作用，也反映了我們航天發(fā)射能力的不斷提高?！?/p>

夢圓航天，正當其時。

◎ 來源|綜合光明日報、北京日報