中國(guó)空間站太空拼圖，天和、問(wèn)天、夢(mèng)天三艙對(duì)比照

金秋十月的最后一天注定賦予關(guān)鍵時(shí)日，夢(mèng)天號(hào)實(shí)驗(yàn)艙如期發(fā)射飛天，這意味著中國(guó)空間站基本建設(shè)階段迎來(lái)最后一個(gè)主艙段，標(biāo)志性T字構(gòu)型的中國(guó)空間站CSS初現(xiàn)太空。

●發(fā)射速覽

●發(fā)射過(guò)程

這次動(dòng)用火箭序號(hào)為遙四的長(zhǎng)征五號(hào)B，位于中國(guó)最南端航天發(fā)射場(chǎng)海南文昌航天發(fā)射中心一號(hào)工位LC101發(fā)射。LC101專(zhuān)屬于長(zhǎng)征五號(hào)/B火箭發(fā)射；LC201專(zhuān)門(mén)用于長(zhǎng)征七號(hào)/長(zhǎng)征八號(hào)火箭。北京時(shí)間2022年10月31日15:37，中國(guó)現(xiàn)役運(yùn)力最強(qiáng)火箭長(zhǎng)征五號(hào)B磅礴而起，震天撼地，17秒后箭體開(kāi)始轉(zhuǎn)向東南；升空約177秒，4枚助推器與主火箭分離；升空約223秒，20.5×5.2米大型整流罩分離；升空8分鐘后主火箭兩臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)閉，隨后5秒主火箭與夢(mèng)天號(hào)分離操作；再之后經(jīng)過(guò)一系列操作逐步進(jìn)入近地軌道，對(duì)接目標(biāo)瞄準(zhǔn)位于390公里高度、赤道傾角41°的天和號(hào)核心艙。發(fā)射約13小時(shí)后進(jìn)行軌道交會(huì)對(duì)接，夢(mèng)天號(hào)實(shí)驗(yàn)艙與天和號(hào)核心艙前向端口對(duì)接。屆時(shí)正在空間站執(zhí)行神舟十四號(hào)飛行任務(wù)的三名航天員（陳冬、劉洋、蔡旭哲），將全程參與、見(jiàn)證整個(gè)對(duì)接過(guò)程。這也是繼問(wèn)天號(hào)發(fā)射對(duì)接之后，中國(guó)空間站第二次在有航天員時(shí)發(fā)射并對(duì)接主模塊。夢(mèng)天號(hào)實(shí)驗(yàn)艙是中國(guó)空間站基本構(gòu)型的收官之作。三大在軌模塊：天和號(hào)核心艙+問(wèn)天號(hào)實(shí)驗(yàn)艙+夢(mèng)天號(hào)實(shí)驗(yàn)艙組成標(biāo)志性T型組合體，這意味著中國(guó)空間站基本成型。初現(xiàn)太空的中國(guó)空間站總質(zhì)量多達(dá)91噸，成為中國(guó)目前在軌運(yùn)行質(zhì)量最大的航天器組合體。

●夢(mèng)天號(hào)實(shí)驗(yàn)艙

這是中國(guó)空間站第二個(gè)實(shí)驗(yàn)艙，也是中國(guó)空間站第三大模塊，實(shí)驗(yàn)艙直徑4.2米，長(zhǎng)度17.9米，與問(wèn)天號(hào)大小一樣，同樣堪比一輛公交車(chē)；發(fā)射質(zhì)量約為23噸，加壓空間同樣是110立方米，不過(guò)航天員活動(dòng)空間縮至32立方米，小于天和艙、問(wèn)天艙50立方米，主要被存儲(chǔ)區(qū)所使用。夢(mèng)天號(hào)由工作艙、載荷艙、貨物氣閘艙、資源艙共四艙構(gòu)成，與問(wèn)天號(hào)構(gòu)成左右對(duì)稱(chēng)的中國(guó)空間站兩大模塊。夢(mèng)天號(hào)與問(wèn)天號(hào)一樣，都配有大型柔性太陽(yáng)能發(fā)電陣列，全翼展長(zhǎng)約56米，雙翼面積276平方米，日均發(fā)電超過(guò)430度，足以滿足未來(lái)一系列科研實(shí)驗(yàn)需求。夢(mèng)天號(hào)還具有載荷自動(dòng)進(jìn)出艙功能、微小飛行器釋放功能，還配置了一個(gè)艙外展開(kāi)試驗(yàn)平臺(tái)，以滿足部分需要暴露于太空載荷的特殊需求。更值得一說(shuō)的是，夢(mèng)天號(hào)實(shí)驗(yàn)艙攜帶了世界上第一套由氫鐘、銣鐘、光鐘組成的空間冷原子鐘組，目標(biāo)是達(dá)到10皮開(kāi)爾文（picokelvins）的超低溫，有望打破人類(lèi)有史以來(lái)創(chuàng)造的最低溫度紀(jì)錄，一舉超過(guò)NASA在國(guó)際空間站進(jìn)行的類(lèi)似實(shí)驗(yàn)，由此建成在太空中頻率穩(wěn)定度、準(zhǔn)確度最高的時(shí)間頻率系統(tǒng)，這將有助于引力紅移、精細(xì)結(jié)構(gòu)常數(shù)測(cè)量等前沿科學(xué)研究。

●夢(mèng)天號(hào)、問(wèn)天號(hào)、天和號(hào)三艙異同

夢(mèng)天號(hào)、問(wèn)天號(hào)、天和號(hào)三艙如何區(qū)分？有何異同？如何分工？詳見(jiàn)以下對(duì)照表▼

夢(mèng)天號(hào)、問(wèn)天號(hào)都屬于實(shí)驗(yàn)艙，不過(guò)兩艙各有千秋。夢(mèng)天號(hào)重在物理實(shí)驗(yàn)、材料科學(xué)實(shí)驗(yàn)，我們不妨看作是物理實(shí)驗(yàn)室。因此配置了流體物理、基礎(chǔ)物理、材料科學(xué)、燃燒科學(xué)、航天技術(shù)試驗(yàn)等13個(gè)科學(xué)實(shí)驗(yàn)機(jī)柜、37個(gè)艙外載荷接口。問(wèn)天號(hào)側(cè)重點(diǎn)是生命科學(xué)實(shí)驗(yàn)，我們可以看作是生命科學(xué)實(shí)驗(yàn)室。因此配置有生命生態(tài)、生物技術(shù)和變重力科學(xué)等實(shí)驗(yàn)柜，能夠支持開(kāi)展多種類(lèi)植物、動(dòng)物、微生物等在空間條件下的生長(zhǎng)、發(fā)育、遺傳、衰老等響應(yīng)機(jī)理研究，以及密閉生態(tài)系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)研究。天和號(hào)核心艙與兩個(gè)實(shí)驗(yàn)艙的最大不同在于，其是中國(guó)空間站管理和控制中心，為空間站提供動(dòng)力、推進(jìn)、生命支持系統(tǒng)；以及對(duì)接及?？繉?shí)驗(yàn)艙、載人飛船、貨運(yùn)飛船。當(dāng)然，問(wèn)天號(hào)實(shí)驗(yàn)艙與天和核心艙互為備份，關(guān)鍵平臺(tái)功能一致，可以完全覆蓋空間站組合體工作要求。也就是說(shuō)，天和號(hào)休假的時(shí)候，問(wèn)天號(hào)可以接替工作，是一個(gè)集平臺(tái)功能與試驗(yàn)載荷功能于一體的全能型干將。

●后續(xù)任務(wù)

隨著首個(gè)實(shí)驗(yàn)艙問(wèn)天號(hào)、第二個(gè)實(shí)驗(yàn)艙夢(mèng)天號(hào)相繼對(duì)接天和號(hào)核心艙，由此組成T型組合體，這意味著中國(guó)空間站基本成型。今年內(nèi)建成的中國(guó)空間站（CSS）屬于基本型（質(zhì)量達(dá)91噸，接近100噸，相當(dāng)于國(guó)際空間站1/5）。夢(mèng)天號(hào)之后的大戲便是巡天太空望遠(yuǎn)鏡?，F(xiàn)計(jì)劃2023年12月發(fā)射，與中國(guó)空間站處在同一軌道獨(dú)立運(yùn)行，需要維護(hù)時(shí)與之對(duì)接。2024年前后投入科學(xué)觀測(cè)。
巡天太空望遠(yuǎn)鏡又稱(chēng)巡天空間望遠(yuǎn)鏡、巡天號(hào)光學(xué)艙，既可以說(shuō)是中國(guó)空間站組成部分之一，也是中國(guó)首個(gè)地外空間大型天文望遠(yuǎn)鏡，望遠(yuǎn)鏡口徑2米，質(zhì)量15.5噸，與中國(guó)空間站長(zhǎng)期共軌飛行，任務(wù)期10年以上。巡天模塊是占據(jù)最主要觀測(cè)時(shí)間的空間望遠(yuǎn)鏡，屬于視野極為寬闊的相機(jī)，視場(chǎng)達(dá)到1.1x1.2平方度。在成像質(zhì)量與哈勃望遠(yuǎn)鏡相當(dāng)?shù)那闆r下，巡天望遠(yuǎn)鏡的視場(chǎng)可達(dá)哈勃望遠(yuǎn)鏡的300倍。在整個(gè)巡天周期里，巡天模塊會(huì)覆蓋17500平方度的天區(qū)，占整個(gè)天空面積40%，預(yù)計(jì)積累近20億個(gè)星系的高質(zhì)量數(shù)據(jù)。這將是中國(guó)天文學(xué)界有史以來(lái)部署最先進(jìn)、最昂貴的研究設(shè)施，有望帶給人類(lèi)對(duì)于宇宙的嶄新認(rèn)識(shí)。

●未來(lái)中國(guó)空間站

今年建成的中國(guó)空間站屬于基本型——T字型，未來(lái)就是拓展中國(guó)空間站的規(guī)模，擴(kuò)成干字型：再擴(kuò)展一個(gè)核心艙，兩個(gè)實(shí)驗(yàn)艙，常駐一艘載人飛船，用來(lái)航天員載人運(yùn)輸和應(yīng)急返回等任務(wù)，最大規(guī)?？蛇_(dá)180噸。如果達(dá)到如此規(guī)模的話，登上月球，建立月球基地，登陸火星，飛向更遠(yuǎn)的木星，已不再遙遠(yuǎn)，甚至有的計(jì)劃已經(jīng)并行實(shí)現(xiàn)。與此同時(shí)，以美國(guó)為首的國(guó)際空間站（ISS）延長(zhǎng)使用期限，從2024年延至2030年。計(jì)劃中的全世界首個(gè)商業(yè)空間站（公理號(hào)太空站）如果順利建造的話，也將在2024年運(yùn)營(yíng)、2030年起取代國(guó)際空間站。此外，俄羅斯將在2024年自立門(mén)戶，與國(guó)際空間站一分為二，獨(dú)自運(yùn)行俄羅斯軌道空間站（ROSS）。這意味著未來(lái)我們頭頂上的近地軌道空間，會(huì)有四個(gè)太空站并行：國(guó)際空間站ISS、中國(guó)空間站CSS、公理號(hào)商業(yè)空間站Axiom Station、俄羅斯空間站ROSS。