夢天實驗艙與空間站完成交會對接！有這些新技術

昨日15時37分，搭載空間站夢天實驗艙的長征五號B遙四運載火箭，在我國文昌航天發射場準時點火發射。約8分鐘後，夢天實驗艙與火箭成功分離並準確進入預定軌道，發射任務取得圓滿成功。歷時約13個小時，夢天實驗艙於今日4時27分成功對接於天和核心艙前向埠，後續將按計劃實施轉位，夢天實驗艙將與天和核心艙、問天實驗艙形成空間站“T”字基本構型組合體。

11月1日4時27分，空間站夢天實驗艙成功對接於天和核心艙前向埠，整個交會對接過程歷時約13小時。本報記者 王海欣攝於飛控中心

11月1日在北京航天飛行控制中心拍攝的空間站夢天實驗艙與空間站組合體在軌完成交會對接。這是夢天實驗艙成功對接於天和核心艙前向埠後，天和核心艙內的情況。 新華社發

新技術1

配置8個科學實驗櫃

夢天實驗艙是中國空間站第三個艙段，也是第二個科學實驗艙，由工作艙、載荷艙、貨物氣閘艙和資源艙組成。艙體全長17。88米，直徑4。2米，發射重量約23噸，可為航天員提供超過32立方米的工作、活動空間。其主要用於開展空間科學與應用實驗，參與空間站組合體管理，貨物氣閘艙可支援貨物自動進出艙，為艙內外科學實驗提供支援。

艙內配置有13個載荷機櫃，其中8個是科學實驗櫃，主要面向微重力流體和燃燒、材料科學、基礎物理等實驗領域，艙外還有37個載荷安裝工位，可為各類科學實驗載荷提供機、電、資訊方面的能力支援。

高精度時頻實驗櫃是空間站中最複雜的實驗櫃，由兩個艙內科學實驗櫃和4臺艙外裝置組成一個完整的實驗系統。“高精度時頻實驗系統將透過艙內不同特性原子鐘組合，建成世界上在軌執行的精度最高的空間時間頻率系統。”中科院國家授時中心主任、高精度時頻實驗櫃科學實驗系統指揮張首剛介紹，空間站提供的超高精度時間頻率訊號，將用於相關基礎物理研究實驗，如引力紅移的測量、精細結構常數變化的探測等，支撐相對論及相關理論的高精度檢驗。也可以為地面一些重大科技基礎設施提供高精度時間同步訊號。

在夢天實驗艙中，科學實驗櫃能在太空創造出低至接近絕對零度，高至1600攝氏度的實驗條件。

“超冷原子物理實驗櫃可以帶領我們以地面上不可能的方式進入量子力學的奇異世界。”超冷原子物理實驗櫃副主任設計師汪斌說，該櫃是我國首個微重力條件下執行的超冷原子物理實驗平臺。利用空間站優越的微重力條件和一系列新方法新技術，有望製備出距“絕對零度”以上僅千億分之一攝氏度範圍內的超低溫量子氣體，將能觀測到肉眼可見的宏觀量子現象。在微重力條件下，基於超冷原子物理實驗系統開展的重大物理問題研究，有望超越地面的限制獲得重大基礎科學突破，為基本物理定律提供更高精度的檢驗。

新技術2

能夠在軌釋放小衛星

“天宮空間站將是我國未來10年規模最大的空間綜合性研究實驗平臺，我們將把它建成水平先進的國家太空實驗室。”中科院空間應用中心空間應用系統副總師劉國寧介紹，天宮空間站能夠高效開展體系化的空間科學與應用研究和新技術試驗，不斷產出重大科技成果，持續獲取綜合應用效益。

夢天實驗艙還能在軌“打彈弓”。航天科技集團八院空間站夢天實驗艙總體副主任設計師孟瑤介紹，夢天實驗艙具備微小飛行器釋放能力，能滿足百公斤級飛行器或多個規格立方星的釋放需求。微小衛星安裝在釋放機構中，可像貨物出艙一樣透過載荷轉移機構到達艙外。確認發射方向後，釋放機構就像彈弓一樣將微小衛星彈射出去。

新技術3

“大卡車”停進“小車位”

夢天實驗艙雖與數月前發射的問天實驗艙個頭相仿，其交會對接過程卻是難上加難。“這次交會對接的難度，就像是把一輛最大的卡車，停到一個最小的車位裡面去。”航天科技集團五院502所空間站制導導航與控制分系統副主任設計師宋曉光說。

由於夢天實驗艙入軌後，太陽與軌道夾角較大，太陽帆板發電能力弱。如果不能在規定的時間內完成交會對接，就需要中斷自主交會對接過程，緊急調整夢天實驗艙姿態，使其連續對日定向來保證能源的供應。這是此次交會對接任務的第一“難”，也是最大的危險點。

第二“難”，則是夢天實驗艙交會對接時，空間站組合體是“L”形的非對稱構型。相較於問天實驗艙交會對接時，組合體是隻有天和核心艙的對稱構型，“L”構型的組合體質心發生了較大的橫向偏移，讓空間站在軌姿態控制難度顯著增加。此外，夢天實驗艙接近組合體時需要開啟反推發動機減速，發動機的羽流會干擾到組合體的姿態。

為精準迎接夢天實驗艙的到來，北京飛行控制中心近一個月先後對空間站組合體實施了多次調相控制，並開展了大量的推演、演練工作，確保組合體按時到達交會對接預定位置。

太空中，“萬里穿針”的景象再次上演。空間站制導導航與控制系統穩定工作，精準識別夢天實驗艙和組合體的相對距離及相對姿態，順利完成了高精度交會對接。

新技術4

氣閘艙裝上了“電動門”

在夢天實驗艙氣閘艙上，有一扇世界航天史上首次在空間站中使用電驅動自動開關的密封艙門。其採用全新的結構和機構設計，是空間站各艙門中研製難度最大、週期最長的艙門。

電動外艙門由控制器控制，當貨物進入氣閘艙內完成出艙準備後，電動外艙門沿艙門軸線旋轉約90度開啟，確保貨物通道完全開啟，實現貨物自動出艙；在完成貨物出艙任務之後，電動外艙門會自動關閉。寬敞的通道配合載荷轉移機構，夢天實驗艙的貨物運送能力可以達到400千克。

大尺寸曲面密封結構的精度要求更高，門體各處的壁厚尺寸差異性更大。航天科技集團五院529廠針對艙門的金屬主體選用了新型的工藝方案，實現大尺寸曲面密封結構高精度輪廓加工。具有極高強度的非金屬繩，則成為了實現艙門開關的重要組成部分——繩系牽引機構。在同等重量情況下，這條繩子的拉伸強度是普通鋼絲的6倍。用繩子開門，這一“以柔動剛”的設計著實特別。

新技術5

“太空電站”將升級

夢天實驗艙上天后，“太空電站”也將升級。

同問天實驗艙一樣，夢天實驗艙配備2套大型柔性太陽翼，單翼翼展長達27米，單套太陽翼展開面積達到138平方米，單個功率高達18千瓦。

孟瑤介紹，夢天實驗艙和問天實驗艙在資源艙均配置安裝了雙自由度對日定向系統，可以根據空間站在軌運動姿態和太陽的角度，讓太陽翼繞著實驗艙軸和太陽翼軸進行轉動，確保太陽光能夠垂直照射在電池片上，實現最高發電效率。

中國空間站基本構型組裝完成後，兩個實驗艙配置的4套柔性太陽翼將為中國空間站打造最強勁的能量源泉，在空間站建成後為三艙組合體提供80%的能量。

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