中國首個空間站的首個實驗艙“問天”成功進入軌道，中國人也即將能在太空大規模做實驗了。7月24日，由航天科技集團五院抓總研製的空間站問天實驗艙，在文昌航天發射場由長征五號B運載火箭托舉升空，順利進入預定軌道，太陽帆板完成一次展開，此次發射任務取得圓滿成功！
發射成功后，問天實驗艙將與天和核心艙完成前向對接，完成“一”字構型。這是中國空間站首次在有人的狀態下迎接航天器的來訪。
據悉，問天實驗艙體型巨大、功能強大、結構複雜、指標先進，在我國航天器研製歷程中創下多個新記錄，是中國航天奮力實現高水平自立自強取得的又一重大成就。
問天實驗艙。本文圖片來源：載人航天辦公室問天實驗艙視頻截圖
世界現役最大的單艙體飛行器
問天實驗艙是我國空間站的首個實驗艙。主要任務是具備空間站組合體統一管理和控制能力，具備與核心艙進行交會對接、轉位和停泊的能力；支持航天員在軌駐留，提供專用氣閘艙和應急避難場所，保證航天員安全；支持開展密封艙內、艙外科學實驗和技術試驗。
問天實驗艙由工作艙、氣閘艙及資源艙三部分組成，艙體總長17.9米，直徑4.2米，發射重量達23噸。這塊頭和分量，堪比一輛雙鉸接公交車，是全世界現役在軌最重的單艙主動飛行器。
澎湃新聞了解到，問天實驗艙內設有3個睡眠區、1個衛生區。完成對接后，中國空間站將更加溫馨舒適，而且“床位”數增加到6個。後續神舟十五號載人飛船發射后，神舟十四號、神舟十五號兩個乘組、6名航天員將實現“太空會師”。空間站“滿客”運行。
據悉，問天實驗艙是一個集平台功能與試驗載荷功能於一體的“全能型”選手。平台功能方面，問天實驗艙與天和核心艙互為備份，關鍵平台功能一致，可以完全覆蓋空間站組合體工作要求。也就是說，在天和核心艙“想休息”的時候，問天實驗艙也能頂上，“帶你一起飛”！問天實驗艙不僅保障航天員在軌長期駐留，而且提供專用氣閘艙和應急避難場所，保證航天員安全。這些讓中國空間站的在軌運行風險更加可控，在軌長壽命運行更加可靠。
既然是實驗艙，問天實驗艙的最大特點就是能滿足航天員在太空做多種實驗。在試驗載荷功能上，問天實驗艙裝載了8個實驗機櫃、22個艙外載荷適配器，就像是把一個大型科學實驗室搬到了太空。航天員在問天實驗艙工作，出了“卧室”就能“上班”。中國人也能在太空開展大規模的空間科學實驗了！
國內最大面積太陽翼上天
隨着更多的科學實驗任務的開展，空間站載荷供電需求也成倍增加。因此，問天實驗艙配置了目前國內研製的最大面積可展收柔性太陽翼，單翼全展開狀態下長達27米，面積可達134平米，不管是展開面積還是供電能力，全新升級后的“翅膀”都達到了天和核心艙太陽翼的兩倍之多，雙翼超萬瓦級的供電讓空間站基本實現了“用電無憂”，這也刷新了我國航天器在軌使用太陽帆板的紀錄。
據稱，兩個碩大的太陽帆板一起工作，將有效收集更多的太陽能，每天平均發電量超過430度，為空間站運行提供充足的能源。放在地面上，這個日發電量足夠一個北京市的普通家庭用上一個半月。
除了“新面貌”令人驚艷，問天實驗艙太陽翼還將以全新的“出場方式”亮相。為了避免問天實驗艙與空間站組合體交會對接時產生的碰撞會對“全部張開的翅膀”帶來衝擊損傷，此次太陽翼的展開將分“兩步走”共七個步驟進行，期間還會有一次“中場休息”，全程歷時80分鐘。展開、鎖緊、再展開、再鎖緊，憑藉其“高可靠可重複展收”的硬核技術，問天實驗艙太陽翼在太空中收放自如、剛柔並濟，時刻確保“電力在線”。
受太陽入射角和空間站飛行姿態的影響，太陽翼的發電效率會因時段不同、姿態不同而產生相應變化。為了讓“柔性翅膀”24小時不間斷追蹤太陽，保持最高狀態的發電效率為空間站保障用電，問天實驗艙首次採用太陽翼雙自由度同時轉動，確保每一縷陽光都垂直照射在太陽翼上。
為了實現這一技術，航天科技集團八院自主研製出我國目前設計規模最大、連續工作壽命最長、傳輸功率最大的大型迴轉運動類空間機構產品——對日定向裝置，有了它的加持，空間站將實時捕捉每一道陽光，保證空間站源源不斷的能量供給。
此外，空間站在軌建造完成後，天和核心艙的一個太陽帆板將轉移到問天實驗艙資源艙的尾部，天和核心艙將“專心致志”地進行空間站管理工作，而問天實驗艙將成為名副其實的“主發電站”。屆時，問天實驗艙的3條能源母線將發揮更大的作用，為組合體源源不斷地供電送能。
出艙氣閘更優，艙外操作更細
在問天實驗艙中，氣閘艙的視覺效果十分獨特，外方內圓，是空間站系統唯一一個看上去是方形的艙體。裡面圓柱狀的，正是航天員開展出艙活動時的“更衣間”——出艙氣閘。在這裡，“更衣間”的空間更大了，航天員在這裡作出艙準備和艙外返回時，可以更舒展、更從容，未來將成為整個空間站系統的主要出艙通道。
出艙氣閘還有一個直徑達1米的大門。航天員從這裡進進出出，不僅更加方便了，而且還能攜帶大個頭的設備出艙工作，艙外工作能力大大提升。
出艙氣閘的外面，是看上去像方形的外殼。這是艙外暴露實驗平台，上面配置了22個標準載荷接口，其中一部分還配備了流體迴路溫度控制。未來十年，在空間站搭載的科學實驗載荷，可以通過機械臂精準“投送”到自己對應的標準載荷接口位置，“即插即用”，不再需要航天員出艙進行人工操作了。
問天實驗艙是空間站系統中艙外活動部件最多的艙體，大量的艙外設施設備更好地保障了出艙活動，也為更精細的艙外操作提供了支持。
問天實驗艙將在氣閘艙外攜帶一套5米長的“小臂”。這套7自由度的機械臂小巧、精度高，“小手”方便抓中小型設備，做更為精細的操作。小臂還可以與核心艙大臂聯成15米長的組合臂，開展更多的艙外操作。屆時，組合臂能夠在天和、問天、夢天的空間站三艙組合體之間爬行，“機甲戰士”能控制的艙外範圍就更大了。
在問天實驗艙的艙外，還設置了2台雲檯燈、4台高清攝像機，能夠一邊打光追光、一邊拍攝錄製。通過它們，航天員出艙活動時，地面測控人員更清楚地看到、時刻關注到，從而為他們提供更及時的安全保障。另外，它們還能在太空中拍攝許多“壁紙大片”“唯美視頻”，將美輪美奐的地球和外太空呈現在世人面前。