科技滿滿的問天實驗艙

林寬雨

2022年底伴隨著夢天實驗艙的成功就位，中國空間站的T字基本構(gòu)型正式建成。作為我國太空城堡的重要組成部分之一，問天實驗艙在設(shè)計過程中采用了很多先進(jìn)技術(shù)。今天，我們就一起來聊聊問天實驗艙和它身上的那些高科技。

比天和核心艙更高、更大、更重的“大塊頭”

從外觀上來看問天實驗艙是個不折不扣的“大塊頭”，它的身高17.9米，有6層樓那么高，發(fā)射重量23噸，相當(dāng)于10多輛汽車摞在一起。問天實驗艙龐大的身體讓它一舉成為全世界現(xiàn)役在軌最長最重的單體航天器。從結(jié)構(gòu)上看，這個“大塊頭”的身體主要包括以下三部分：

No.1多重使命的資源艙

資源艙位于問天實驗艙的最頂端，是三個艙體中塊頭最小的。別看資源艙個頭不大，作用可不小，它的外壁兩側(cè)掛著給空間站補充能量的太陽翼系統(tǒng)，頭上頂著幫太陽翼尋找太陽的對日定向裝置，肚子里裝著近2噸重的推進(jìn)燃料儲存箱……未來這個資源艙不僅會成為整個太空城堡的能源與動力中心，還將扮演太空調(diào)解員，盡量緩解太空城堡各個組成部分和太陽翼相互遮擋的問題。

No.2寬敞安全的氣閘艙

問天實驗艙上的氣閘艙是我國目前最大的專用氣閘艙，它擁有比以往密封艙更大的艙口，這不僅讓航天員可以更舒展、從容地開展出艙活動，還允許航天員攜帶個頭更大的設(shè)備出艙，提升了航天員的艙外工作能力。另外，這個氣閘艙在構(gòu)型上首次采用了外方內(nèi)圓的設(shè)計，方形的外殼不僅更具吸引力，還能充當(dāng)艙外暴露實驗平臺?？茖W(xué)家在氣閘艙的外殼上配置了22個標(biāo)準(zhǔn)載荷接口，其中一部分還配備了流體回路溫度控制。未來航天員將利用這些接口安裝科學(xué)實驗載荷，進(jìn)行一些艙外實驗。

No.3配置齊全的工作艙

位于氣閘艙下方的是問天實驗艙長達(dá)9米的工作艙，這個“大塊頭”是我國目前航天器中體型最大、承載最重的密封艙。這個工作艙是航天員的主要工作地點之一，支持航天員開展多項太空實驗。除了工作，工作艙還是航天員的生活場所，艙內(nèi)不僅配備了帶有防輻射舷窗的獨立“臥室”和獨立衛(wèi)生間，還有由加熱裝置、飲水機(jī)等構(gòu)成的太空廚房、用來鍛煉的太空自行車等，配置非常齊全。

巨大太陽翼讓能量不間斷

俗話說“人是鐵，飯是鋼”，再厲害的航天器也離不開能量供給。前面我們提到問天實驗艙的資源艙未來會成為整個太空城堡的能源與動力中心，資源艙之所以能扮演這個角色是因為問天實驗艙有一對非常能干的太陽翼。問天實驗艙的太陽翼全部展開，長度超過55米，比半個足球場還要長。單翼面積達(dá)138平方米，相當(dāng)于一套三室一廳的房子。面積這么大，收集太陽能的能力自然很強，兩個太陽翼的日平均發(fā)電量達(dá)400多千瓦時，可有效解決空間站運行中的能源問題。除了發(fā)電量大，問天實驗艙的太陽翼還有另一個突出優(yōu)點—工作不停歇。這對太陽翼在科學(xué)家研發(fā)的高科技傳動機(jī)構(gòu)的幫助下，能夠?qū)崿F(xiàn)24小時不間斷地追蹤太陽，為空間站源源不斷地輸送能量。

四大實驗柜為科學(xué)研究助力

作為一個實驗艙，問天實驗艙的主要作用自然是做實驗，為了扮演好實驗室的角色，問天實驗艙帶了四個高科技實驗柜，它們分別為：

生物技術(shù)實驗柜

這個實驗柜內(nèi)部配備了多種先進(jìn)的細(xì)胞培養(yǎng)和檢測儀器，相當(dāng)于一個小型的太空生物實驗室。后續(xù)這個實驗柜將以生物組織、細(xì)胞等為對象，開展細(xì)胞培養(yǎng)和組織構(gòu)建、分子生物制造技術(shù)等方面的研究，研究成果將促進(jìn)我國農(nóng)業(yè)、醫(yī)藥、環(huán)境生物技術(shù)等領(lǐng)域的發(fā)展。

生命生態(tài)實驗柜

這個實驗柜相當(dāng)于一座為動植物打造的太空旅館，其內(nèi)部有多個像房間一樣的模塊，未來每個模塊中都會迎來一種動物或植物入住。航天員將通過研究微重力環(huán)境對這些入住生物的生長、發(fā)育、衰老等的影響，探索人類未來在月球、火星等外星球長期生活的可能性。

科學(xué)手套箱與低溫存儲柜

科學(xué)手套箱內(nèi)部是一個密閉潔凈的操作空間，未來會有一臺靈巧的機(jī)械臂和一套顯微操作系統(tǒng)在其內(nèi)部安家，協(xié)助航天員完成一些高精度科學(xué)實驗。

位于科學(xué)手套箱下方的低溫存儲裝置可以看作是一個為實驗樣品準(zhǔn)備的太空冰箱，其內(nèi)部設(shè)置了-80℃、-20℃和4℃三種存儲區(qū)域，可滿足不同樣品對低溫的存儲需求，為航天員開展長期空間實驗提供保障。

變重力科學(xué)實驗柜

如果航天員想在微重力的太空中做一些需要重力的實驗，這臺變重力科學(xué)實驗柜就派上用場了。在變重力科學(xué)實驗柜中有兩個大型轉(zhuǎn)子，依靠這兩個轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力能夠提供長期穩(wěn)定的0～2倍重力范圍的高精度模擬重力環(huán)境，支持開展微重力、月球重力、火星重力等不同重力環(huán)境下的實驗研究。未來航天員將利用這個實驗柜開展和生命、流體、燃燒等相關(guān)的多項科學(xué)實驗。