在北京航天飛行控制中心的大屏幕上看到，陳冬、劉洋、蔡旭哲三名航天員正在忙碌的工作?？赡苡屑?xì)心的觀眾看出來，他們工作的環(huán)境跟以前不太一樣，他們現(xiàn)在的位置是今天凌晨才剛剛和天和核心艙成功對接的問天實(shí)驗(yàn)艙，此刻，正在安裝無線發(fā)射裝置。
從昨天下午的成功發(fā)射，到今天的完美對接，問天實(shí)驗(yàn)艙的到來，不僅為航天員們提供了更大的在軌工作、生活空間，也標(biāo)志著中國空間站和國家太空實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)向前邁出了關(guān)鍵一步。
7月25日上午3時(shí)左右，搭乘長征5B火箭順利升空的中國空間站問天實(shí)驗(yàn)艙經(jīng)過13個(gè)小時(shí)的在軌飛行后，追上了天和核心艙組合體。
以往，中國航天員進(jìn)入太空都是“艙等人”，航天器在軌等待航天員的到訪。問天艙此次入軌對接，是中國航天員第一次在太空經(jīng)歷“人等艙”，而且等來的還是質(zhì)量超過20噸的大家伙，對接難度前所未有。
另一個(gè)比較緊張的因素來自問天艙的太陽翼。與核心艙一樣，問天艙的太陽翼也是由我國自行研制的柔性材料制成。為了保證空間站建成后有足夠的能源供應(yīng)，問天艙自帶的太陽翼全部展開后長達(dá)55米，相當(dāng)于20層樓的高度。
航天科技集團(tuán)五院空間站系統(tǒng)GNC分系統(tǒng)副主任設(shè)計(jì)師 張軍：會晃，交會對接的對接精度和穩(wěn)定度指標(biāo)要求比較高，一旦全部展開，震動(dòng)非常大，會把指標(biāo)破壞了。所以在入軌的時(shí)候，第一次是處在半展開的狀態(tài)，形成組合體之后做一個(gè)二次展開。
“問天”“天和”成功牽手后七個(gè)小時(shí)，三名航天員進(jìn)入了問天實(shí)驗(yàn)艙。
航天科技集團(tuán)五院空間站系統(tǒng)技術(shù)實(shí)驗(yàn)分系統(tǒng)主任設(shè)計(jì)師 李喆：問天艙大概不到18米，相比核心艙從長度上來講稍微長點(diǎn)，跟核心艙形成組合體，活動(dòng)空間從一個(gè)大開間變成兩個(gè)大開間。
從外形上看，問天實(shí)驗(yàn)艙與天和核心艙明顯不同。問天艙主要分為三個(gè)部分：工作艙、氣閘艙和資源艙。航天員主要的活動(dòng)空間主要是圓柱體結(jié)構(gòu)的工作艙和旁邊的氣閘艙。空間最大的工作艙，聽名字是航天員們工作的地方，但其實(shí)也是他們在太空的第二個(gè)休息區(qū)。
航天科技集團(tuán)五院空間站系統(tǒng)技術(shù)實(shí)驗(yàn)分系統(tǒng)主任設(shè)計(jì)師 李喆：有三個(gè)睡眠區(qū)，只不過是豎著的，但是在軌是沒有橫豎概念的，所以對航天員在軌使用來說效果是一樣的。也有一個(gè)衛(wèi)生區(qū)，跟核心艙是一比一備份的。
氣閘艙有什么作用呢？在此之前，神舟十二號和神舟十三號兩個(gè)飛行乘組的航天員在出艙時(shí)，都是從天和核心艙的節(jié)點(diǎn)艙進(jìn)出，但這里并不是今后航天員們出入空間站的主要通道。問天艙發(fā)射后，這個(gè)氣閘艙將承擔(dān)這一功能。
航天科技集團(tuán)五院空間站總體研究室主任 王為：因?yàn)楣?jié)點(diǎn)艙是空間站的樞紐，萬一出現(xiàn)了故障，沒辦法密封了，整個(gè)空間站的連通性就全部被破壞了。所以一開始在問天實(shí)驗(yàn)艙上，就設(shè)計(jì)了專用的出艙口，一旦“問天”對上以后，主要就從這個(gè)專用出艙口出艙，用核心艙節(jié)點(diǎn)艙來做出艙口，就能起備份的作用。
讓不同功能實(shí)現(xiàn)“備份”，是航天工程保證系統(tǒng)的安全性和可靠性最重要的手段。問天艙的升空，除了給航天員們的生活工作提供更多支持和備份以外，更重要的是，它與天和核心艙一樣，在飛行控制、載人環(huán)境、能源管理、信息管理等方面具有完備的功能。如果說核心艙是中國空間站的最強(qiáng)大腦，問天實(shí)驗(yàn)艙就是時(shí)刻可以接班的“備用大腦”。
航天科技集團(tuán)五院空間站總體研究室主任 王為：研制人員比較擔(dān)心核心艙單艙飛行的階段，因?yàn)樗鼪]有備份，就這一個(gè)艙，現(xiàn)在飛行表現(xiàn)非常優(yōu)異，“問天”上去以后就能起核心艙的備份作用。所以即使有些風(fēng)吹草動(dòng)，我們心里也會更有底，整個(gè)可靠性會更高。
科學(xué)實(shí)驗(yàn)是問天實(shí)驗(yàn)艙升空的主要目的。實(shí)驗(yàn)艙里究竟要做哪些研究呢？在中國科學(xué)院空間應(yīng)用工程與技術(shù)中心，記者看到了承擔(dān)國家太空實(shí)驗(yàn)室里的各類實(shí)驗(yàn)的機(jī)柜設(shè)計(jì)。
中科院空間應(yīng)用工程與技術(shù)中心應(yīng)用發(fā)展中心主任 張偉：問天艙實(shí)際上是真正第一個(gè)實(shí)驗(yàn)艙，包括生命生態(tài)、生物技術(shù)、混變重力還有手套箱這四個(gè)科學(xué)實(shí)驗(yàn)柜，問天艙發(fā)射成功以后將可以支持開展大量科學(xué)實(shí)驗(yàn)了。
這一次，問天實(shí)驗(yàn)艙內(nèi)的四個(gè)實(shí)驗(yàn)柜，主要開展的都是面向空間生命科學(xué)的研究。在生命生態(tài)實(shí)驗(yàn)柜里，兩種植物將是最早開始實(shí)驗(yàn)的對象。
中科院上海技物所空間生命科學(xué)儀器團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人 張濤：科學(xué)的目標(biāo)是希望在微重力環(huán)境條件下，從種子長成幼苗，到長成植株，最后開花結(jié)籽，在天上是微重力，可能還有輻射，地面沒有這些因素，生長的周期、結(jié)果，甚至開花的周期，結(jié)籽的情況都會有差異，從過程來說，對科學(xué)研究是很有價(jià)值的。
此次升空的水稻，是中國農(nóng)科院專門培育的一個(gè)矮稈水稻品種“小薇”，和傳統(tǒng)的水稻相比，它的身形更適合在空間站種植。
中國科學(xué)院院士、中國農(nóng)科院作科所所長 錢前：它矮小，大概有20公分，最高到30公分，最早是為了理論研究，讓大家能在任何地方都能種。我們渴望它成功，到太空以后就開始生根發(fā)芽，逐漸全生命周期都能夠?qū)崿F(xiàn)。
如果實(shí)驗(yàn)結(jié)果順利的話，這一次，在空間站值班的航天員可能還要時(shí)不時(shí)抽身干點(diǎn)農(nóng)活，在太空里種上幾茬水稻。
中國科學(xué)院空間應(yīng)用工程與技術(shù)中心研究員 倉懷興：把植物在空間相關(guān)規(guī)律研究透徹以后，可以進(jìn)一步培育適合在空間種植生長的糧食作物。未來不管是月球，甚至移民火星，將來到火星去進(jìn)行糧食作物的種植，都是非常有意義的。
在問天艙里，僅僅這一個(gè)生命生態(tài)實(shí)驗(yàn)柜，就可以提供五種實(shí)驗(yàn)平臺，每一個(gè)平臺里還可以有多種實(shí)驗(yàn)對象。
中國科學(xué)院空間應(yīng)用工程與技術(shù)中心研究員 倉懷興：可以開展斑馬魚和金魚藻，兩種生物構(gòu)成一個(gè)非常迷你型的小生態(tài)單元研究。還有一個(gè)項(xiàng)目，要在上面進(jìn)行肺細(xì)胞的培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)，有可能天上輻射因素會使肺細(xì)胞產(chǎn)生變化，最后演變成腫瘤細(xì)胞，從細(xì)胞層面來說就是得了癌癥了，研究這個(gè)也是非常有意義的。
除了生命科學(xué)專用的實(shí)驗(yàn)柜以外，此次升空的還有一些提供特殊研究條件的“公共”實(shí)驗(yàn)柜，包括變重力科學(xué)實(shí)驗(yàn)柜和科學(xué)手套箱與低溫存儲柜，他們能夠?yàn)樘湛茖W(xué)實(shí)驗(yàn)提供更細(xì)致的實(shí)驗(yàn)條件。
除了艙內(nèi)的實(shí)驗(yàn)柜以外，在艙外還布置了許多空間暴露平臺，供科學(xué)家在更開放的宇宙環(huán)境下做實(shí)驗(yàn)。目前整個(gè)空間站已經(jīng)規(guī)劃了近千個(gè)科學(xué)研究項(xiàng)目滾動(dòng)開展。
中國載人航天工程空間應(yīng)用系統(tǒng)副總師、中科院空間應(yīng)用工程與技術(shù)中心集成技術(shù)中心主任 王珂：在天宮一號的時(shí)候，目標(biāo)飛行器有一個(gè)生命科學(xué)實(shí)驗(yàn)，當(dāng)時(shí)花了好幾十公斤的代價(jià)，整個(gè)任務(wù)不到五百公斤，它就占了將近十分之一，只有一個(gè)植株?，F(xiàn)在放到空間站怎么做呢？只需要把這個(gè)植物生長的單元帶上去就行了，只幾公斤的代價(jià)就可以了，光照、環(huán)境控制、數(shù)據(jù)處理，這一系列我們實(shí)驗(yàn)柜全部提供，這一個(gè)柜就相當(dāng)于一個(gè)領(lǐng)域?qū)嶒?yàn)室，一個(gè)實(shí)驗(yàn)柜可以滾動(dòng)支持幾百項(xiàng)科學(xué)實(shí)驗(yàn)。
為了讓航天員能夠高效完成這些任務(wù)，中國空間站在地面搭建了有效載荷運(yùn)行管理中心，設(shè)計(jì)太空實(shí)驗(yàn)的科學(xué)家可以通過空間站下傳的視頻等信息，實(shí)時(shí)監(jiān)看設(shè)備調(diào)試、實(shí)時(shí)操作進(jìn)度，在線為航天員提供指導(dǎo)。
中科院空間應(yīng)用中心研究員 郭麗麗：我們叫遙科學(xué)，或者叫遙操作，現(xiàn)在用得比較好是通過中繼衛(wèi)星實(shí)現(xiàn)上下行網(wǎng)絡(luò)通行過程，實(shí)時(shí)地能看到實(shí)驗(yàn)的進(jìn)展情況，去發(fā)現(xiàn)一些現(xiàn)象，及時(shí)調(diào)整策略、方案或者是參數(shù)，獲得更好的成果。
而對神十四航天員來說，國家太空實(shí)驗(yàn)室建造的任務(wù)也還未結(jié)束。3個(gè)月后，第二個(gè)實(shí)驗(yàn)艙夢天實(shí)驗(yàn)艙也發(fā)射在即。夢天艙到位后，國家太空實(shí)驗(yàn)室的科研能力也將再次大幅提升。
中科院空間應(yīng)用工程與技術(shù)中心應(yīng)用發(fā)展中心主任 張偉：我們期待能在太空生出第一只小鼠，太空生命孕育，希望能制備出一大批新材料，解決國家的需求，同時(shí)未來空間天文觀測，希望在宇宙起源與演化這些重大問題上提出新的發(fā)現(xiàn)或者揭示新的規(guī)律。
6月份神舟十四號乘組出發(fā)時(shí)，大家都說這是任務(wù)最重的一個(gè)乘組，現(xiàn)在看來確實(shí)如此。今天凌晨3點(diǎn)半交會對接結(jié)束，航天員8點(diǎn)就開始一天的工作，有大量狀態(tài)要設(shè)置、測試要展開，艙內(nèi)的貨包隨后要拆包、設(shè)備要安裝，工作安排得滿滿當(dāng)當(dāng)。收拾停當(dāng)后馬上還要進(jìn)行一系列的太空實(shí)驗(yàn)，還要開展出艙活動(dòng)。
“問天”小伙伴來了，再過幾個(gè)月，“夢天”小伙伴也即將前往太空，我們共同期待三艙會合中國空間站基本建成的那一天。
