我国首个空间站的首个实验舱“问天”成功进入轨道，中国人也即将能在太空大规模做实验了。
7月24日，由航天科技集团五院抓总研制的空间站问天实验舱，在文昌航天发射场由长征五号B运载火箭托举升空，顺利进入预定轨道，太阳帆板完成一次展开，此次发射任务取得圆满成功！
发射成功后，问天实验舱将与天和核心舱完成前向对接，完成“一”字构型。这是中国空间站首次在有人的状态下迎接航天器的来访。
据悉，问天实验舱体型巨大、功能强大、结构复杂、指标先进，在我国航天器研制历程中创下多个新记录，是中国航天奋力实现高水平自立自强取得的又一重大成就。
问天实验舱。本文图片来源：载人航天办公室问天实验舱视频截图
世界现役最大的单舱体飞行器
问天实验舱是我国空间站的首个实验舱。主要任务是具备空间站组合体统一管理和控制能力，具备与核心舱进行交会对接、转位和停泊的能力；支持航天员在轨驻留，提供专用气闸舱和应急避难场所，保证航天员安全；支持开展密封舱内、舱外科学实验和技术试验。
问天实验舱由工作舱、气闸舱及资源舱三部分组成，舱体总长17.9米，直径4.2米，发射重量达23吨。这块头和分量，堪比一辆双铰接公交车，是全世界现役在轨最重的单舱主动飞行器。
澎湃新闻（www.thepaper.cn）了解到，问天实验舱内设有3个睡眠区、1个卫生区。完成对接后，中国空间站将更加温馨舒适，而且“床位”数增加到6个。后续神舟十五号载人飞船发射后，神舟十四号、神舟十五号两个乘组、6名航天员将实现“太空会师”。空间站“满客”运行。
据悉，问天实验舱是一个集平台功能与试验载荷功能于一体的“全能型”选手。平台功能方面，问天实验舱与天和核心舱互为备份，关键平台功能一致，可以完全覆盖空间站组合体工作要求。也就是说，在天和核心舱“想休息”的时候，问天实验舱也能顶上，“带你一起飞”！问天实验舱不仅保障航天员在轨长期驻留，而且提供专用气闸舱和应急避难场所，保证航天员安全。这些让中国空间站的在轨运行风险更加可控，在轨长寿命运行更加可靠。
既然是实验舱，问天实验舱的最大特点就是能满足航天员在太空做多种实验。在试验载荷功能上，问天实验舱装载了8个实验机柜、22个舱外载荷适配器，就像是把一个大型科学实验室搬到了太空。航天员在问天实验舱工作，出了“卧室”就能“上班”。中国人也能在太空开展大规模的空间科学实验了！
国内最大面积太阳翼上天
随着更多的科学实验任务的开展，空间站载荷供电需求也成倍增加。因此，问天实验舱配置了目前国内研制的最大面积可展收柔性太阳翼，单翼全展开状态下长达27米，面积可达134平米，不管是展开面积还是供电能力，全新升级后的“翅膀”都达到了天和核心舱太阳翼的两倍之多，双翼超万瓦级的供电让空间站基本实现了“用电无忧”，这也刷新了我国航天器在轨使用太阳帆板的纪录。
据称，两个硕大的太阳帆板一起工作，将有效收集更多的太阳能，每天平均发电量超过430度，为空间站运行提供充足的能源。放在地面上，这个日发电量足够一个北京市的普通家庭用上一个半月。
除了“新面貌”令人惊艳，问天实验舱太阳翼还将以全新的“出场方式”亮相。为了避免问天实验舱与空间站组合体交会对接时产生的碰撞会对“全部张开的翅膀”带来冲击损伤，此次太阳翼的展开将分“两步走”共七个步骤进行，期间还会有一次“中场休息”，全程历时80分钟。展开、锁紧、再展开、再锁紧，凭借其“高可靠可重复展收”的硬核技术，问天实验舱太阳翼在太空中收放自如、刚柔并济，时刻确保“电力在线”。
受太阳入射角和空间站飞行姿态的影响，太阳翼的发电效率会因时段不同、姿态不同而产生相应变化。为了让“柔性翅膀”24小时不间断追踪太阳，保持最高状态的发电效率为空间站保障用电，问天实验舱首次采用太阳翼双自由度同时转动，确保每一缕阳光都垂直照射在太阳翼上。
为了实现这一技术，航天科技集团八院自主研制出我国目前设计规模最大、连续工作寿命最长、传输功率最大的大型回转运动类空间机构产品——对日定向装置，有了它的加持，空间站将实时捕捉每一道阳光，保证空间站源源不断的能量供给。
此外，空间站在轨建造完成后，天和核心舱的一个太阳帆板将转移到问天实验舱资源舱的尾部，天和核心舱将“专心致志”地进行空间站管理工作，而问天实验舱将成为名副其实的“主发电站”。届时，问天实验舱的3条能源母线将发挥更大的作用，为组合体源源不断地供电送能。
出舱气闸更优，舱外操作更细
在问天实验舱中，气闸舱的视觉效果十分独特，外方内圆，是空间站系统唯一一个看上去是方形的舱体。里面圆柱状的，正是航天员开展出舱活动时的“更衣间”——出舱气闸。在这里，“更衣间”的空间更大了，航天员在这里作出舱准备和舱外返回时，可以更舒展、更从容，未来将成为整个空间站系统的主要出舱通道。
出舱气闸还有一个直径达1米的大门。航天员从这里进进出出，不仅更加方便了，而且还能携带大个头的设备出舱工作，舱外工作能力大大提升。
出舱气闸的外面，是看上去像方形的外壳。这是舱外暴露实验平台，上面配置了22个标准载荷接口，其中一部分还配备了流体回路温度控制。未来十年，在空间站搭载的科学实验载荷，可以通过机械臂精准“投送”到自己对应的标准载荷接口位置，“即插即用”，不再需要航天员出舱进行人工操作了。
问天实验舱是空间站系统中舱外活动部件最多的舱体，大量的舱外设施设备更好地保障了出舱活动，也为更精细的舱外操作提供了支持。
问天实验舱将在气闸舱外携带一套5米长的“小臂”。这套7自由度的机械臂小巧、精度高，“小手”方便抓中小型设备，做更为精细的操作。小臂还可以与核心舱大臂联成15米长的组合臂，开展更多的舱外操作。届时，组合臂能够在天和、问天、梦天的空间站三舱组合体之间爬行，“机甲战士”能控制的舱外范围就更大了。
在问天实验舱的舱外，还设置了2台云台灯、4台高清摄像机，能够一边打光追光、一边拍摄录制。通过它们，航天员出舱活动时，地面测控人员更清楚地看到、时刻关注到，从而为他们提供更及时的安全保障。另外，它们还能在太空中拍摄许多“壁纸大片”“唯美视频”，将美轮美奂的地球和外太空呈现在世人面前。
相关报道：
问天实验舱未来开展哪些实验？线虫、果蝇、斑马鱼等将“入住”（中国新闻网）
中新网海南文昌7月24日电（马帅莎）7月24日，长征五号B遥三运载火箭在文昌航天发射场成功发射问天实验舱。“问天”已奔“天宫”，未来将开展哪些实验？记者从中国科学院获悉，问天实验舱部署的生命生态实验柜将以多种类型的生物个体为实验样品，开展拟南芥、线虫、果蝇、斑马鱼等动植物的空间生长实验。
北京时间2022年7月24日14时22分，搭载问天实验舱的长征五号B遥三运载火箭，在我国文昌航天发射场点火发射，发射取得圆满成功。屠海超摄
今年，中国空间站建造进入全面实施阶段，将全面完成以天和核心舱、问天实验舱和梦天实验舱为基本构型的天宫空间站建造，建成国家太空实验室，支持开展长期、多领域、大规模空间科学与应用研究。
中科院空间应用中心研究员、载人航天工程空间应用系统副总师吕从民表示，空间应用系统问天实验舱任务以生命科学和生物技术研究为主，在空间生命科学与生物技术、微重力流体物理、空间材料科学、空间应用新技术试验等四个领域规划部署了十余个研究主题，空间站建成后将持续论证、滚动实施相关科学项目。
他介绍称，为保证科学任务顺利开展，不断产出科学成果，空间应用系统在问天实验舱部署了生命生态实验柜、生物技术实验柜、科学手套箱与低温存储柜、变重力科学实验柜等科学实验设施，配置了舱内外应用任务共用支持设备，联合支持科学项目在轨全任务链实施。
生命生态实验柜以多种类型的生物个体（如植物种子、幼苗、植株、兼顾小型动物）为实验样品，开展拟南芥、线虫、果蝇、斑马鱼等动植物的空间生长实验，揭示微重力对生物个体生长、发育、代谢的影响，促进人类对生命现象本质的理解，研究空间辐射生物学和亚磁生物学效应与机制，探索建立应用型受控生命生态系统，为航天员在轨辐射损伤评估、防护提供科学依据。
生物技术实验柜以组织、细胞和生化分子等不同层次多类别生物样品为对象，开展细胞组织培养、空间蛋白质结晶与分析、蛋白与核酸共起源和空间生物力学等实验，探索微重力环境下细胞生长和分化规律和机制，为人类健康、生殖发育提供理论基础；探索重力效应对生命起源和进化影响；在高效蛋白质/多肽药物、纳米晶骨骼生物技术等方面取得突破性发现，对指导组织工程、生物医药的研究和应用发挥重要作用。
科学手套箱提供洁净密闭空间和温湿度环境控制，配置灵巧机械臂具备细胞级精细操作能力；手套箱为航天员操作多学科实验样品提供安全、高效支持。低温存储装置具有三个典型低温存储温区（-80℃、-20℃、+4℃），能够满足不同实验样品低温存储需求。
变重力科学实验柜为科学实验提供0.01g至2g高精度模拟重力环境，采用先进的无线传能和载波通信技术，支持开展微重力、模拟月球重力、火星重力等不同重力水平下的复杂流体物理、颗粒物质运动等科学研究。
舱外部署了能量粒子探测器、等离子体原位成像探测器，用于获取空间质子、电子、中子、重离子和等离子体等环境要素数据，为航天员健康、空间站安全运营提供保障支持，并可用于空间环境基础研究。
中国空间站建造完成后，将在轨运行十年以上。据知，中国空间站未来将开展空间生命科学与人体研究、微重力物理科学、空间天文与地球科学、空间新技术及应用等4大领域的65个研究计划，包括近千项研究项目。
