问天实验舱与天和核心舱组合体在轨完成交会对接

      据中国载人航天工程办公室消息，问天实验舱入轨后，顺利完成状态设置，于北京时间7月25日3时13分，成功对接于天和核心舱前向端口，整个交会对接过程历时约13小时。

　　这是我国两个20吨级航天器首次在轨实现交会对接，也是空间站有航天员在轨驻留期间首次进行空间交会对接。

　　神舟十四号航天员乘组于7月25日10时03分成功开启问天实验舱舱门，顺利进入问天实验舱。这是中国航天员首次在轨进入科学实验舱。

　　后续，将按计划开展组合体姿态融合控制、小机械臂爬行和大小臂组合测试等在轨工作，并利用问天舱气闸舱和小机械臂进行航天员出舱活动。

太空空调

　　●核心是遍布各个位置的液冷系统

　　●将各种设备或试验载荷产生的热量收集并辐射到外太空

　　●可支持数千瓦级以上试验载荷的散热

太空水处理

　　●太空尿液处理与水回收技术是公认的技术难题，也是我国空间站建造的核心关键技术之一

    ●第二套环控生保尿处理子系统随问天实验舱发射上行后，在与天和核心舱完成对接后投入使用天地“实时在线”

　　●问天实验舱升空后需要与地面保持联系，且必须做到“实时在线”，这就需要航天测控通信

　　●该系统不仅智能化、可靠高，且从软件到硬件、从基础元器件到整机均全部实现国产化

揭秘

“问天”路上的三大航天科技

●在极冷极热的太空环境中，“太空空调”必不可少

●太空尿液处理与水回收技术，解决太空用水难题

●太空与地面如何保持联系，航天测控通信显威力

　　7月25日凌晨，问天实验舱与天和核心舱组合体成功在轨交会对接。此次飞行任务中，有哪些航天科技为问天实验舱的问天之路保驾护航？

问天实验舱为何能“四季如春”？

　　航天器在轨时，没有了大气层的保护，在太阳照射的情况下，表面温度可达100摄氏度以上，而没有阳光时，温度会降到零下100摄氏度以下。

　　问天实验舱作为我国目前最重、尺寸最大的单体飞行器，在极冷极热的太空环境中，想要保证舱内各种设备始终处于20多摄氏度的舒适环境，就要靠航天科技集团五院空间站问天实验舱热控团队研制的“太空空调”。

　　“太空空调”的核心是遍布各个位置的液冷系统，航天科技集团五院问天实验舱流体回路负责人王德伟介绍，团队为问天实验舱研制了三套液冷系统，将各种设备或试验载荷产生的热量收集并辐射到外太空，可支持数千瓦级以上试验载荷的散热，其中一套是专门为舱外试验载荷进行温度保障的散热回路。

　　同时，航天科技集团五院的研制人员开发了大尺寸、高效界面导热材料，兼顾了舱外载荷维修和导热的双重目的。

　　在“太空空调”的研制中，为满足部分特殊设备的温度控制要求，许多新科技纷纷登场，如舱外设备上使用的太阳反射率超过90%的“白色外衣”、石墨烯导热索技术等。

问天实验舱怎样保障用水？

　　一直以来，太空尿液处理与水回收技术是公认的技术难题，也是我国空间站建造的核心关键技术之一。

　　由航天科工集团二院206所研制的第二套环控生保尿处理子系统随问天舱发射上行后，在与天和核心舱完成对接后投入使用，后续按照总体规划，航天员乘组将对该套尿处理子系统进行状态设置，并进行在轨测试以确认系统的功能状态与性能指标是否正常，测试通过后，该套系统将按照总体规划定期进行自清洗流程。

　　按照总体规划，在发射问天实验舱、梦天实验舱后，中国空间站将完成在轨建造，随后空间站将转入长期运营阶段。目前，位于天和核心舱的首套尿处理子系统按照工作节律正常运行，保障航天员正常用水，位于问天实验舱的第二套尿处理子系统作为备份组件，两套尿处理子系统将协同为更多的中国航天员乘组在空间站长期驻留提供清洁的再生水。

　　首套尿处理子系统于2021年4月29日随天和核心舱发射入轨，并成功保障神舟十二号、神舟十三号6名航天员在轨长期驻留。目前，首套尿处理子系统产品运行过程中功能正常，性能稳定。

问天实验舱怎样“实时在线”？

　　在问天实验舱这场逐梦之旅中，在川央企中国电子科技集团公司第十研究所研发的多项设备贡献了力量。

　　问天实验舱升空后，需要与地面保持联系，且必须做到“实时在线”，这就需要航天测控通信。在这方面，中电十所牵头研制的陆海天基测控通信系统，构建了我国新一代“综合化测控体制”，负责对问天实验舱进行轨道测量、遥测遥控及数据传输。据了解，该系统不仅智能化、可靠高，且从软件到硬件、从基础元器件到整机均全部实现国产化。

　　此外，中电十所还为承担本次发射任务的长征五号B运载火箭配套了前端视频光传输设备、后端视频光传输设备、前端射频光传输设备及后端射频光传输设备——这一地面光传输组合在单机综合测试设备、技术阵地、发射阵地塔架、火箭应答机之间搭起了信号传输“桥梁”，能通过远距离的光信号传输，为数据的传输处理开辟出高速通道。

　　不仅如此，安装在航天发射场中的T0控制台，以及时统系统，也来自中电十所。其中，T0控制台用于获取火箭起飞触点信号、产生起飞T0时刻并传输给指挥中心。而发挥“对表”作用的时统系统，则发挥了“对表”作用——以3000年不差1秒的精度提供标准时间和频率信号。（四川日报全媒体记者 徐莉莎 综合新华社）

解读

问天实验舱将要展开哪些实验研究

　　●在空间生命科学与生物技术、微重力流体物理、空间材料科学、空间应用新技术试验等4个领域方向规划部署了10余个研究主题，已立项40余项科学项目

　　●随着此次问天实验舱发射，微重力条件下高等植物培养的实验研究将陆续在轨开展。空间站建成后将持续论证、滚动实施相关科学项目

　　随着问天实验舱与天和核心舱顺利交会对接，神舟十四号航天员乘组进入问天实验舱，中国空间站建造又跨出关键一步。问天实验舱作为我国首个空间站科学实验舱在太空能开展哪些实验，备受关注。记者采访相关领域专家，对问天实验舱即将展开的实验研究进行解读。

　　空间站能提供长期的微重力、辐射等特殊研究环境，有人参与方便进行实验操作、实验模块更换和维修维护，天地往返运输可实现实验模块更换及实验样品返回。“空间科学是引领我们科技发展的前沿领域，探索人类如何在地外生存，或是研究生命起源等，必须在外太空来开展相关实验。”空间应用系统副总师、中科院空间应用中心集成技术中心主任王珂说。

　　载人航天工程空间应用系统副总师、中科院空间应用中心研究员吕从民介绍，问天实验舱在空间生命科学与生物技术、微重力流体物理、空间材料科学、空间应用新技术试验等4个领域方向规划部署了10余个研究主题，已立项40余项科学项目。随着此次问天实验舱发射，微重力条件下高等植物培养的实验研究将陆续在轨开展。空间站建成后将持续论证、滚动实施相关科学项目。

　　“为了支撑相关领域科学实验开展，问天实验舱内部署了多个宽约1米、高1.8米、深0.8米的科学实验柜，包括生命生态实验柜、生物技术实验柜、变重力科学实验柜、科学手套箱和低温存储柜等。”吕从民说。

　　吕从民介绍，生命生态实验柜将开展拟南芥、果蝇、斑马鱼等动植物的空间生长实验，揭示微重力对生物个体生长、发育、代谢的影响，促进人类对生命现象本质的理解。

　　——生物技术实验柜以组织、细胞和生化分子等不同层次多类别生物样品为对象，开展细胞组织培养、空间蛋白质结晶与分析、蛋白与核酸共起源和空间生物力学等实验，探索微重力环境下细胞生长和分化规律和机制，为人类健康、生殖发育提供理论基础，探索重力效应对生命起源和进化影响等。

　　——变重力科学实验柜为科学实验提供0.01G至2G高精度模拟重力环境，采用先进的无线传能和载波通信技术，支持开展微重力、模拟月球重力、火星重力等不同重力水平下的复杂流体物理、颗粒物质运动等科学研究。

　　——科学手套箱提供洁净密闭空间和温湿度环境控制，配置灵巧机械臂具备细胞级精细操作能力，为航天员操作多学科实验样品提供安全、高效支持；从-80℃到4℃的低温存储柜，能够满足不同实验样品的不同温度需求。

　　——实验舱外部署能量粒子探测器、等离子体原位成像探测器，用于获取空间质子、电子、中子、重离子和等离子体等环境要素数据，为航天员健康、空间站安全运营提供保障支持，并可用于空间环境基础研究。

　　科学实验柜体积虽小，却功能强大。中科院空间应用中心研究员、集成技术中心副主任张璐说：“科学实验柜相当于把占地几十平方米的科学实验系统装到一个不到2立方米的柜子里。”

　　王珂说，除按航天标准研制先进可靠的科学实验柜等设施外，每一个空间项目还需要事先进行深入的科学研究、事后对数据和实验样品进行高水平分析，“空间科学和应用研究不仅可以帮助我们理解基础的物理学和宇宙学规律，同时通过生物、医学、材料学等研究提升人类在地球上的生活质量，而且可为人类未来走向深空而做一些知识和技术上的储备。”