新華社海南文昌7月25日電 題：問天飛天，空間科學(xué)啟新篇——寫在我國空間站首個科學(xué)實驗艙成功“問天”之際
新華社記者
問天飛天，“中國星”更亮了。
7月24日14時22分，“中國最強”火箭——長征五號B遙三運載火箭，托舉“中國最重”航天器——約23噸的問天實驗艙升空。
約13個小時后，問天實驗艙成功對接于天和核心艙前向端口。兩個20噸級航天器首次實現(xiàn)在軌交會對接。
升空流程完美精確，“穿針引線”沉穩(wěn)有力，“太空之吻”優(yōu)雅從容，航天員乘組順利進入實驗艙。中國空間站建造階段關(guān)鍵一戰(zhàn)完美收官，靜候“夢天”逐夢九天。
“中國最強”送“中國最重”
萬里晴空碧如洗，一飛沖天上九霄。24日14時22分，長征五號B遙三運載火箭在文昌航天發(fā)射場準時點火，約495秒后，問天實驗艙與火箭成功分離并進入預(yù)定軌道，發(fā)射取得圓滿成功。
液氫液氧燃燒釋放的巨大推力，推舉著“長五B”和實驗艙，穩(wěn)定沉著地在天空劃出一道漂亮的弧線。
文昌的沙灘上，擠滿了歡呼的人群。
勝利的背后，積淀的是航天人的辛勤與汗水。
長征五號B運載火箭，是專門為空間站建設(shè)打造的艙段運輸“專屬列車”，采用無毒無污染的液氧、液氫和煤油作為推進劑，起飛重量約849噸，是我國目前近地軌道運載能力最大的新一代運載火箭。
長征五號B運載火箭采用一級半構(gòu)型，是目前世界在役火箭中唯一一級半直接入軌的火箭。這種設(shè)計簡潔的系統(tǒng)，使火箭無需進行級間分離、高空發(fā)動機啟動等動作，降低了故障發(fā)生的概率，提高了火箭可靠性。
為安全、精準地將問天實驗艙送到目的地，火箭研發(fā)隊伍還對長五B進行了有針對性的“增肌瘦身”，在生產(chǎn)工藝等方面進行了30多項改進；對火箭發(fā)射的地面設(shè)備進行了全面的檢修維護、更換和完善。
問天實驗艙是我國迄今為止體型最大、質(zhì)量最大的航天器，總長17.9米，直徑4.2米，約23噸，是現(xiàn)役在軌最重的單艙主動飛行器。
不僅有著大塊頭的體格，問天實驗艙更是一個集平臺功能與載荷功能于一體的“全能型”選手。
據(jù)介紹，問天實驗艙與天和核心艙互為備份，關(guān)鍵平臺功能一致，可以完全覆蓋空間站組合體工作要求，既發(fā)揮定海神針般的雙保險作用，也為空間站未來15年可靠運行打下堅實基礎(chǔ)。
“中國最強”運載火箭，搭載“中國最重”航天器，長五B盡顯“王者風范”，問天實驗艙成功“問天”。
在航天科技集團五院問天實驗艙GNC分系統(tǒng)副主任設(shè)計師宋曉光看來，“中國最重，太空安家”，使得我國空間科研水平與發(fā)達國家站在同一個起跑線上。“在太空建站，小到元器件鑄造、材料加工，大到組裝裝配、發(fā)射場測控，沒有完整的工業(yè)門類根本干不出來。”宋曉光說，空間站首個實驗艙成功“問天”，是國家綜合國力的有力體現(xiàn)。
征程雖遠盡在掌握
7月25日3時13分，問天實驗艙成功對接于天和核心艙前向端口，完美“合體”。
首次執(zhí)行交會對接發(fā)射任務(wù)的長征五號B運載火箭，準時點火、順利升空。
從容與優(yōu)雅的背后，是航天人的巧思善工與精益求精。
實際上，盡管長征五號B于2020年5月5日成功首飛，2021年4月29日又將天和核心艙準確送入太空，已為其長期運營奠定了堅實的基礎(chǔ)，但此次發(fā)射，載荷更重、羽流干擾更大……
宋曉光打了個形象的比方：“載人飛船對接像開小跑車，可控性強；貨運飛船對接像開小卡車；而到了問天實驗艙與核心艙對接，就如同要把一輛大體積房車停到一個小車位里。”
在規(guī)定的時間發(fā)射并將航天器送到指定的地點，這成為此次長征五號B運載火箭發(fā)射的成敗關(guān)鍵。
太空“穿針引線”，失之毫厘可能差之千里。“火箭必須在規(guī)定時間發(fā)射，否則問天實驗艙將無法到達指定位置。”航天科技集團一院長征五號B運載火箭總體副主任設(shè)計師劉秉說。
“中國空間站建造階段的發(fā)射任務(wù)環(huán)環(huán)相扣，意義重大，任何一次都不容有失。”航天科技集團一院長征五號B運載火箭副總設(shè)計師婁路亮強調(diào)說。
長征五號B遙三運載火箭總師李東在發(fā)射成功后表示，為了更加精準、可靠地完成好這個任務(wù)，長五B團隊為這項任務(wù)準備了一年多，為“零窗口”做了大量的預(yù)案，“上了多道保險”。
“第一道保險”是“起飛時間修正技術(shù)”。該技術(shù)讓火箭的控制系統(tǒng)可以自動計算偏差、調(diào)整目標軌道，即使火箭沒能完全按照預(yù)定窗口發(fā)射，在0到2.5分鐘這個時間段內(nèi)任一時間點發(fā)射，火箭都可以在飛行過程中自動修正因推遲發(fā)射導(dǎo)致的飛行偏差，將實驗艙精準送入預(yù)定軌道。
“第二道保險”是發(fā)射場流程優(yōu)化。婁路亮介紹：“低溫火箭系統(tǒng)復(fù)雜，發(fā)射場各項流程種類繁多。我們總結(jié)前7次發(fā)射經(jīng)驗，對射前10分鐘的發(fā)射流程進行優(yōu)化，距離點火還有2.5分鐘時，就完成了發(fā)射前各項準備工作，如果有問題能早發(fā)現(xiàn)、早解決。”
問天實驗艙設(shè)計團隊則對實驗艙數(shù)據(jù)參數(shù)精準把握，并提升算法達到更強的適應(yīng)能力和糾偏能力。同時，采用半自主交會對接方案，實現(xiàn)交會對接過程中的穩(wěn)定控制。
“中國宮”再拓深空夢想
問天與天和“合體”約7小時后，神舟十四號航天員乘組進入問天實驗艙，中國空間站開啟“雙艙”模式。
作為中國空間站的首個實驗艙，問天不僅進一步提升了空間站的可靠性，還改善了航天員在軌生活條件。其獨特的科學(xué)設(shè)計，以及所攜帶的“獨門神器”，還將成為深空探索的有力支撐。
按照設(shè)計規(guī)劃，問天實驗艙平臺功能與天和核心艙互為備份，也就是說，在天和核心艙“想休息”或出現(xiàn)故障的時候，問天實驗艙也能頂上，“帶你一起繼續(xù)飛”。
同時，問天實驗艙的氣閘艙與天和核心艙的節(jié)點艙之間、航天員系統(tǒng)的艙外服支持設(shè)備之間也相互備份，確保航天員出艙活動的可靠性和安全性。
問天艙內(nèi)還設(shè)有3個睡眠區(qū)和1個衛(wèi)生區(qū)。太空家園從“一居室”升級到更寬敞的“兩居室”，可以支撐神舟十四號、十五號兩個乘組6名航天員實現(xiàn)“太空會師”和在軌輪換，在太空面對面交接工作。
在生活物資方面，問天艙還配備了豐富的乘員產(chǎn)品，包括太空廚房、充電類的設(shè)備等。兩套廚房設(shè)備，給航天員生活帶來很大的便利。在天和核心艙的基礎(chǔ)上，問天實驗艙在吸音、降噪、減震等方面也進行了優(yōu)化升級。
在科學(xué)實驗方面，問天艙內(nèi)擺放了多個實驗柜，為開展多學(xué)科太空研究奠定了基礎(chǔ)。艙外一共安裝了22個標準載荷接口，是艙外暴露實驗的最佳場地；靈活精細的小機械臂長5米，是實驗載荷艙外照料的全能選手。
為了支撐相關(guān)領(lǐng)域科學(xué)實驗開展，問天實驗艙內(nèi)部署了多個寬約1米、高1.8米、深0.8米的科學(xué)實驗柜，包括生命生態(tài)實驗柜、生物技術(shù)實驗柜、變重力科學(xué)實驗柜、科學(xué)手套箱和低溫存儲柜等。
科學(xué)實驗柜體積雖小，卻功能強大，相當于把占地幾十平方米的科學(xué)實驗系統(tǒng)裝到一個不到2立方米的柜子里。
“空間科學(xué)和應(yīng)用研究不僅可以幫助我們理解基礎(chǔ)的物理學(xué)和宇宙學(xué)規(guī)律，同時通過生物、醫(yī)學(xué)、材料學(xué)等研究提升人類在地球上的生活質(zhì)量，而且可為人類未來走向深空做一些知識和技術(shù)上的儲備。”空間應(yīng)用系統(tǒng)副總師、中科院空間應(yīng)用中心集成技術(shù)中心主任王珂說。
年底前，隨著夢天實驗艙升空，建設(shè)完成的中國空間站，將成為國家太空實驗室，攜帶14億人的深空夢想，開啟全新的求索之路。(記者李國利、黎云、趙葉蘋、張瑞杰、溫競?cè)A)