兩年前的 2020 年 7 月 23 日，" 長征五號遙四 " 運載火箭從文昌航天發射場起飛，托舉著 " 天問一號 " 火星探測器，踏上了探索地球的近鄰——火星的漫漫道路。

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兩年后，還是在文昌航天發射場，" 長征五號 B" 運載火箭將 " 問天 " 實驗艙送入太空。

Part.1

除了讓空間站變 " 兩艙 "，" 問天 " 還肩負著科學實驗重要使命

" 天問 " 和 " 問天 " 僅有順序之差，但它們都取自著名詩人屈原的長詩《天問》，古往今來生活在神州大地上的人們，對宇宙綺麗的想象，在今天逐漸成為現實：" 天問一號 " 探測器已然著陸火星超過一年，為我們帶來了這顆紅色星球的第一手信息；而 " 問天 " 實驗艙將在未來的一段時間內，前往 " 天宮 " 空間站，與 " 天和 " 核心艙對接。預定的 " 三艙 " 構型將完成 " 兩艙 "，我國的 " 天宮 " 空間站規模將得到進一步的擴展。

" 三艙 " 完整體的中國空間站長這樣

我國的 " 天宮 " 空間站，其主要職能是 " 太空實驗室 "。多種科學實驗將在其中開展，研究空間環境的物理、化學、生物學、醫學的短期和長期效應，為我們前往更深邃的太空提供理論和技術基礎。

既然是 " 太空實驗室 "，那么必然需要大量的實驗儀器。而現有的 " 天和 " 核心艙的主要職能為空間站的主體控制、航天員的長期駐留和各艙段的對接核心，因此在上面的實驗機柜數量較為有限，僅能開展少量實驗。

此次的主角 " 問天 " 實驗艙，顧名思義是以開展太空實驗為主要職能的。

Part.2

一張圖看 " 問天 " 實驗艙與 " 天和 " 核心艙的不同

" 問天 " 實驗艙與 " 天和 " 核心艙對比圖 / 制作：星智科創

它的結構與核心艙存在顯著的不同：

首先是引人注目的 " 頭部 "。

" 天和 " 核心艙的頭部是一個圓圓的節點艙，有兩個對接口，兩個停泊口以及一個出艙口。而 " 問天 " 實驗艙的頭部則是一個尖尖的資源艙，裝有兩片和 " 天和 " 核心艙同材質的大型柔性太陽翼，但面積顯著大于 " 天和 " 核心艙——實驗艙內的機柜眾多，能耗需求也隨之增長，因此需要更大面積的太陽翼提供更為豐沛的電力。

值得指出的是，太陽翼的桁架頂端預留有太陽翼安裝接口，在空間站建成后，位于 " 天和 " 核心艙的一片太陽翼可以被轉移至該接口，進一步提升光照效率（另一片則可以安裝至 " 夢天 " 實驗艙的接口）。

我們還可以注意到，" 問天 " 實驗艙的中繼天線也布置在資源艙上，而 " 天和 " 核心艙的中繼天線在大柱段。除此之外，兩個資源艙的功能基本近似，都具備姿態調整、能源儲存功能。

" 頭部 " 往下是 " 中部 "。

" 天和 " 核心艙的中部是小柱段，直徑 2.9 米，航天員的睡眠區和衛生區位于其中，還有一臺 " 太空跑步機 "；而 " 問天 " 實驗艙的中部則是一個方形氣閘艙。

" 天和 " 核心艙小柱段睡眠區、衛生區和太空跑步機

盡管 " 天和 " 核心艙也有一個氣閘艙（即節點艙），但 " 天和 " 的氣閘艙無論從容積還是出艙口直徑都要小于 " 問天 " 的氣閘艙，不便于航天員開展出艙活動。

更重要的是，" 天和 " 的氣閘艙一旦開始出艙任務，艙內就會抽真空，失去作為節點艙的功能，各個艙段無法實現轉移。造成不便的同時，也具有一定的隱患。因此，" 問天 " 的氣閘艙將在未來作為航天員開展出艙活動的主氣閘，而 " 天和 " 的氣閘艙將作為備份，一旦主氣閘出現故障，航天員還可以從備份氣閘艙進出。

" 問天 " 的氣閘艙還具備艙外暴露平臺，便于各種樣品暴露在太空環境中，研究太空極端環境對各種材料、零件甚至生命體的影響，進一步拓寬了研究范圍。

" 中部 " 往下就是艙段的主體，這部分艙段呈圓柱形，直徑達到 4.2 米。

" 天和 " 核心艙的主體稱為 " 大柱段 "，包括了一部分生活控制艙，和一個資源艙；而 " 問天 " 的主體則為一個完整的工作艙，內部除了大量實驗機柜之外，還配置了 3 個睡眠區和 1 個衛生區，一旦裝配完成，配合 " 天和 " 核心艙已有的 3 個睡眠區和 1 個衛生區，將可以滿足 " 神舟十四號 "、" 神舟十五號 " 乘組共 6 名航天員太空會師的需求。

除了生活空間之外，" 問天 " 實驗艙還備份有 " 天和 " 核心艙的控制管理系統，起到冗余作用，在應急情況下可以通過實驗艙控制整個空間站，保障航天器和航天員安全。

在 " 問天 " 實驗艙的外部，還安裝有一臺小機械臂。

盡管 " 天和 " 核心艙有部署一臺大機械臂，雖然其活動范圍和承重能力要大于 " 問天 " 的小機械臂，但在精密性和靈活性上要略遜一籌。好在大小機械臂可以實現級聯，由此實現了 "1+1＞2" 的功能，組合形成的機械臂不僅活動范圍更大更靈活，在精密性上也提升了一個層次，航天員可以足不出戶，在艙內操作機械臂實現艙外載荷的轉移，減少出艙活動次數，提升工作效率。

大機械臂與小機械臂協同示意圖 / 來源：星智科創

" 問天 " 實驗艙與 " 天和 " 核心艙對接后，在未來的三個月內，將一直位于前向對接口，與停泊在 " 天和 " 核心艙后部的 " 天舟 " 貨運飛船一起構成 " 一 " 字型主體結構，同時，" 神舟十四號 " 載人飛船則會停泊在側向對接口上，整體上讓空間站呈現出 " 卜 " 字構型。

圖片來源：星智科創

當三個月后 " 夢天 " 實驗艙前往太空之時，" 問天 " 實驗艙將在轉位機械臂的協助下，從前向對接口轉移向側向停泊口，留出位置給 " 夢天 " 實驗艙，隨后 " 夢天 " 實驗艙也進行轉位，最終完成 " 天宮 " 空間站建設階段的任務。

Part.3

帶著古人與今人的追問，向星辰大海出發！

汨水川流不息，南海濤聲依舊。從秭歸至文昌，凡二千余里，從《天問》至 " 問天 "，歷二千余年。遼闊的國土塑造了我們博大的胸懷，悠久的歷史鑄就了我們高遠的追求。不斷向太空進軍，堅持向未知探索，這就是我們能夠告復先人的最佳答案。

圖片來源：星智科創